11月1日消息，一項最新研究已經(jīng)解答了為何使用磷酸鐵鋰材料作為電池正極通常都會讓電池性能超出預(yù)期：其中的秘密就源自于它內(nèi)部的缺陷。

材料科學(xué)家Ming Tang在一篇新聞稿中稱：“我們都清楚這種材料效果非常好，但是對于其中的真正原因科學(xué)家們一直爭論不休。這種材料在許多方面并非如此優(yōu)秀，但是有時候又會超出人們的預(yù)期。”


研究人員發(fā)現(xiàn)，在制造磷酸鐵鋰的過程中，它晶格中的一些原子出現(xiàn)了一種名為反位缺陷的錯位現(xiàn)象。科學(xué)家通過研究發(fā)現(xiàn)，這種反位缺陷或許能夠解答這種材料令人敬佩的性能表現(xiàn)。這種缺陷讓正極材料能夠從更大的表面區(qū)域釋放和收集鋰離子。

在此之前，科學(xué)家們假定鋰離子只能夠在單一方向上移動，這樣就限制了能夠釋放和吸收鋰離子的材料表面大小。顯微成像技術(shù)和計算機(jī)模型讓科學(xué)家們能夠在電池充電過程中觀察到離子的運(yùn)動狀態(tài)。科學(xué)家們分析表明，反位缺陷的存在讓離子出現(xiàn)了新的運(yùn)動方向。

這種缺陷有效的增加了磷酸鐵鋰納米棒的表面活躍區(qū)域，讓正極和電解液之間的鋰離子傳播更加高效。Tang聲稱：“大多數(shù)電池正極都被打造成薄盤的形狀來增加鋰離子的單向運(yùn)動。我們的發(fā)現(xiàn)改變了我們對磷酸鐵鋰最優(yōu)化形狀設(shè)計的看法。這種缺陷的存在讓鋰離子能夠多方向運(yùn)動，這意味著我們讓性能最大化的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是完全不準(zhǔn)確的。”

即使是電池研究領(lǐng)域的專家們也并非全部了解鋰離子電池及其部件的電化學(xué)性能和過程。但是隨著更多的科學(xué)家來設(shè)想和分析這些電化學(xué)過程和性能，我們將能夠更多的對其進(jìn)行完善，讓鋰電池的性能盡可能的高效。