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虽然脆弱,NaFePO电池电极材料4可以极大地膨胀和收缩,当离子结合在充电和放电。一个研究小组在麻省理工学院的教授蒋介石发现发生玻璃样的阶段是谜团的答案。
在微观层面,很多是当你充电或放电的电池。带电的原子和分子,称为离子电池电极之间、旅游。一旦到达电极,离子通常集成到电极材料中,这一过程被称为夹层。电极材料,这意味着它已经膨胀容纳离子。离子离开时,电极收缩再原来的大小。
太多的充电和放电周期后,应变变化的材料体积太大了。然后,电池电极材料断裂,导致失败。然而,一些脆性材料可以用作电极材料,亚博网站下载它迄今为止不清楚,为什么。
障碍,而不是破坏
现在,麻省理工学院研究人员之间的合作,南丹麦大学、莱斯大学、阿贡国家实验室phosphor-olivine材料可能已经找到了答案。更具体地说,他们观察的sodium-iron-phosphate NaFePO化学公式4。复合正极是一个潜在的候选人阴极sodium-ion-batteries。
科学家们在麻省理工学院的教授Yet-Min蒋介石和研究生Kai香和文婷兴发现玻璃样的阶段阻止材料开裂尽管大量变化。结果,可以打开小说电池最初设计使用的材料已经丢弃,最近发表在《华尔街日报》亚博网站下载纳米快报[1]。
NaFePO4是一种脆性材料,容易受到机械应力裂缝。然而,当用作电池材料管理,以适应快速变化的维度,高达17%。“我们知道,这样的脆性化合物通常会断裂与体积变化不到百分之十一”蒋介石说。所以,如何phosphor-olivine复合吗?蒋介石解释说:“我们发现[…],水晶放弃并形成一个无序玻璃”。
换句话说,材料改变其结构。在离子插入之前,NaFePO的阶段4是晶体的原子整齐有序的常规模式。
当越来越多的离子吸收(或插入),迄今为止,科学家们认为,一个不同的结晶相为离子形式有更多的空间。相比之下,蒋介石和他的同事们发现,一种不同的创建阶段没有任何订单或普通模式。这样的阶段被称为无定形或玻璃样的。
回顾电池材料亚博网站下载
这些发现是“一个开创性的贡献,链接的电化学、机械、和电池电极的晶体方面”,斯坦福大学的助理教授威廉·Chueh,谁是活跃在材料科学领域,但没有参与这项研究。亚博网站下载亚博老虎机网登录
蒋介石怀疑相变机制可能也适用于类似的化合物。此外,他指出,他们可能发现了“一个新的方法来创建玻璃材料,电池可能是有用的”。亚博网站下载
新一代的电池能表现出更长的生命时间,因为玻璃组成,体积变化缓慢,而不是快速。斯坦福大学教授Chueh补充说,这一发现“可能导致科学家重新审视以往被视为不可用电池材料由于在充放电过程中体积变化大。”亚博网站下载
蒋介石还可以想到其他可能的应用前景,如机器人执行机构或泵从植入式设备交付的药物。研究小组现在试图找到更简单的方法合成的橄榄石的化合物。他们还想调查阶段过渡到一种无定形的阶段是否相似的晶体材料的一般性质。亚博网站下载
引用:
[1]香et al。(2017)适应高转换电池电极的压力
通过形成纳米级中级阶段:橄榄石NaFePO Operando调查4。纳米列托人。17:1696,DOI: 10.1021 / acs.nanolett.6b04971。
[2]d·l·钱德勒(2017)一些电池材料如何扩大没有开裂,Phys.org,可以在亚博网站下载:https://phys.org/news/2017-04-battery-materials.html?utm_source = nwletter&utm_medium = email&utm_campaign = daily-nwletter 13/04/2017(评估)。
[3]图片来源:Shutterstock.com/sdcoret
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