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MIT着眼于固体材料的晶格结构探寻大容量锂电池材料

2018-03-27

中国电源产业网

导语：

麻省理工学院（MIT）的研究人员与橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory，ORNL）、日本东京工业大学（Tokyo Institute of Technology）的同行们采用全新方法——晶格动力学（lattice dynamics），旨在改变离子迁移率（ion mobility）及稳定性。

为此，寻找一种新的固态离子导体就变得十分关键了，该材料务必拥有以下两种特性：较高的离子迁移率及稳定性。此外，该材料的离子迁移率需能媲美液体，还需要达到固体的长期稳定性。

关键在于这类固体材料晶体结构的晶格属性，该结构关乎热波及声波——声子（phonons）等振动如何穿透材料。研究人员正关注这类新结构，旨在证明其能精准预计材料的实际属性。

若能获知给定材料的振动频率，就能预判新材料的化学属性或解释实验结果。研究人员发现，采用建模测定晶格属性后，并确定晶格属性与锂离子导体材料传导性间的关联性。

值得一提的是，可通过调整晶格结构来精密调整锂金属本身的振动频率（vibrational frequency）。若采用化学替代物或渗染剂（dopants）可细微调节原子的结构布置。

这一新理念为研发新款高性能材料提供了新思路和新方法，该类材料或将大幅提升电池容量，还能提升电池的安全性。

目前，该方法已被用于寻找某些具有前景的备选材料，该技术或将被用于分析材料属性，并将其用于固体氧化物燃料电池、膜基脱盐系统（membrane based desalination systems）或产氧过程（electrochemical processes）等其它电化学过程。

该项研究获得了宝马、美国国家科学基金会（National Science Foundation）及美国能源部的支持。

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