研讨：无序岩盐资料能够让充电电池变得更快更安全

据外媒报导，影响顾客承受电动汽车(EV)的最大要素之一是充电所需的时刻--一般由锂离子电池供电。依据充电方法和电池剩下电量的不同，EV或许需求几个小时或一整夜才干充满电。这迫使司机要么约束出行到远离他们家庭充电器的当地，要么在长途旅行中找到公共充电站并等候。

为什么电池充满电需求这么长的时刻，即使是那些用于手机和笔记本电脑等小型设备的电池也是如此？首要原因是设备及其充电器的规划使得可充电锂离子电池只能以较慢的受控速率充电。这是一种安全功用，有助于避免火灾乃至爆破，由于细小的、坚固的树状结构--被称为树突--能够生长在锂电池内部，当快速充电时会引发电池内部短路。

为了处理对更有用的锂离子电池的需求，来自加州大学圣地亚哥分校的研讨人员跟橡树岭国家试验室(ORNL)的科学家协作，他们在一种新型资料进步行中子散射试验，这种资料能够用来制作更安全、充电更快的电池。

题为《A disordered rock salt anode for fast-charging lithium-ion batteries》的相关研讨报告已宣布在《天然》上。

“制作锂离子电池阳极最常用的两种资料是石墨--它能供给高能量密度，但在某些情况下会引发火灾，以及钛酸锂--能快速充电，不太或许引起火灾但储能才能较低，”这项研讨的论文榜首作者Haodong Liu说道，“咱们开发的无序岩盐资料结合了两种抱负的特性--它更安全、充电更快且具有更高的能量密度。”

这种资料在许多电池运用中表现出了抱负的功能，如电动汽车和电动工具，包含能量存储和放电速度。

在测验中，岩盐阳极资料能在短短20秒内供给超40%的能量容量。快速充放电之所以成为或许是由于岩盐资料能够在其晶体结构内的空位内循环两个锂离子。

“在ORNL运用中子衍射技能使咱们能了解当咱们对资料施加电压时离子的行为，”Liu说道，“中子能够很容易地盯梢岩盐阳极内的锂离子和氧原子，并运用ORNL的散裂中子源(SNS)的VULCAN仪器供给了咱们所需的高中子通量和分辨率。”

VULCAN是为中子研讨变形、相变、剩余应力、织构和工程资料的微观结构而规划。装载结构、熔炉、电池循环器和其他用于现场试验、稳态或时刻解析丈量的辅佐设备都跟该仪器集成在一起。

“VULCAN是世界上研讨工程资料的尖端中子散射仪器，”ORNL的中子散射科学家Ke An说道，“它的开放式规划答应测验大样本，乃至是正常作业的机械设备如运转中的内燃机，并调查它们的内部特性。该仪器为电池资料组成过程中的储能研讨及其在作业电池中的行为供给了重要的科学信息。”

研讨人员标明，岩盐阳极能够循环超10000次，容量衰减能够忽略不计。这种持久性关于顾客运用程序非常重要。

Liu说道：“这项研讨是咱们研讨小组和ORNL长时间协作的一部分，（截止现在）现已宣布了20多篇同行评定的期刊论文。ORNL的中子科学理事会的作业人员跟我还有我的搭档密切协作以此来协助咱们了解中子的才能，别的他们还教授咱们怎么运用仪器进行试验和解说数据。”

研讨人员还在加州大学欧文分校和能源部的布鲁克海文国家试验室进行了高分辨率显微镜研讨以处理结构改变。

一旦这些试验和ORNL的试验完结，阿贡国家试验室的科学家及能源部劳伦斯伯克利国家试验室的科学家将打开X射线衍射和X射线吸收研讨，从而提醒资料在充放电过程中的晶体结构改变和电荷补偿机制。

像大多数用户相同，加州大学圣地亚哥分校保存其对数据和试验过程中发生的任何知识产权的权力。为了将他们的发现商业化，这所大学随后跟其研讨人员协作成立了一家名为Tyfast的公司，该公司方案首要瞄准电动公交车和电动工具商场。