剑桥科学家找到了可一起对锂离子运动进行丈量和成像的新方法

经过更好地了解锂电池作业的杂乱性，科学家们能够找到改进其功能的办法。而来自剑桥大学的科学家们，刚刚开发出了一款强壮的新东西。在昨日发表于《天然》杂志的研讨论文中，其介绍了针对《电池中单粒离子动力学的可操作光学追寻》。这套新颖且低成本的显微技能，初次为咱们提醒了锂离子的微观作业。

研讨配图 - 1：LCO 电极的电化学功能与干与散射显微镜

研讨团队期望此类调查成果，有助于加快智能机 / 电动汽车动力电池的研制，让未来的咱们能够用上只需极短的时刻，即可完结充电的新式电池。

论文合著者、来自剑桥大学的 Christopher Schnedermann 博士表明：“优质电池具有更高的能量密度、或许更快的充电速度，但在抱负的情况下，咱们期望兼而有之”。

研讨配图 - 2：电池运转期间，活性比方的光学呼应。

不过在运用新资料打造更好用的电池之前，咱们需要对现有的电池加以改进，并深化了解其内部究竟产生了什么。

为难的是，现在只要运用贵重、杂乱的设备，才干到达这一意图 —— 比方动用电子显微镜、或许极端强壮的同步加快 X 射线机（其强度是典型 X 射线机的数十万倍）。

研讨配图 - 3：脱锂 / 锂化时的双相相变行为

研讨一作 Alice Merryweather 解说称，关于科学家们来说，想要研讨锂电池在实际国际条件下实在产生的内部进程，那样也算不上是一种切实可行的办法。

“基本上，你有必要让显微镜一起做两件事 —— 除了调查电池在数小时内的充放电，还需要十分迅速地捕捉电池内部产生的进程”。

研讨配图 - 4：施加各种电流密度下的双相相变行为

为获得打破，剑桥大学科学家们利用了一种被称作干与散射显微镜的成像技能。经过剖析参阅光束与散射光的相互作用，即可对细小物体进行同步丈量和成像。

基于此，研讨团队得以实时对钴酸锂电极内的单个粒子进行成像，而且提醒了一些风趣的行为。比方在充放电进程中，锂离子在进出时产生相变的颗粒鸿沟（这点与设备的充电率有很大联系）。

研讨配图 - 5：Li0.5CoO2 组成的单斜畸变动力学（有无构成域的比照）

经过简略地调查这种机制，并设法对相关进程进行操作，也是咱们向着提高电池功能而迈出的重要一步。带领这项研讨的 Akshay Rao 博士称：

“咱们发现锂离子电池有不同的速度限制，且这取决于它是在充电仍是放电。比方在充电进程中，其速率取决于锂离子经过活性资料颗粒的速度。而在放电时，它又取决于比方在边际进入的速度”。