現(xiàn)在，由麻省理工學(xué)院副教授馬丁·Z·特等化學(xué)工程和數(shù)學(xué)的研究提供了令人驚奇的新的研究結(jié)果顯示，該材料的行為比以前認(rèn)為的完全不同的，有助于解釋它的性能和可能開(kāi)放的大門(mén)，發(fā)現(xiàn)更有效電池材料。
新的見(jiàn)解磷酸鐵鋰的行為出現(xiàn)在本周的ACS納米“雜志上，寫(xiě)的特等和博士后丹尼爾科格斯韋爾在一份文件中詳細(xì)說(shuō)明 。 該文件是一個(gè)擴(kuò)展的研究，他們?cè)诩{米快報(bào)“（Nano Letters）雜志報(bào)道，去年年底 。
當(dāng)它首次被發(fā)現(xiàn)，磷酸鐵鋰被認(rèn)為是有用的，僅適用于低功耗應(yīng)用。 然后，后來(lái)的發(fā)展 - 包括麻省理工學(xué)院的然而，明江，在京瓷教授陶瓷的研究人員所 - 顯示，其電容量可以被改善顯著，使用它在納米粒子的形式，一個(gè)方法的最佳材料，著名的高功耗的應(yīng)用。
但仍難以實(shí)現(xiàn)的原因， 磷酸鐵鋰納米粒子的工作這么好。人們普遍認(rèn)為，在充電或放電，散裝物料分為不同的階段具有非常不同濃度的鋰，有人認(rèn)為，這種相分離材料的發(fā)電能力有限。但新的研究表明，在許多現(xiàn)實(shí)世界的條件下，這種分離從未發(fā)生過(guò)。
特等的理論的預(yù)測(cè)，上述的臨界電流，將反應(yīng)是如此之快，該材料失去其相分離的傾向，發(fā)生在較低的功率電平。低于臨界電流，材料通過(guò)了新的“準(zhǔn)固態(tài)解決方案”的狀態(tài)，“沒(méi)有足夠的時(shí)間來(lái)完成相分離，”他說(shuō)。 這些特征有助于解釋為什么這種材料可充電電池是那么好，他說(shuō)。
從理論分析，計(jì)算機(jī)模擬和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的調(diào)查結(jié)果，特等解釋 - 一種跨學(xué)科的方法，反映了他自己在麻省理工學(xué)院的化學(xué)工程和數(shù)學(xué)部門(mén)的聯(lián)合任命。
往前分析審查了這種材料在一個(gè)單一的時(shí)間點(diǎn)，其行為，而忽略其行為的動(dòng)態(tài)。但，特等和科格斯韋爾研究，材質(zhì)的變化，而在使用中，無(wú)論是在充電或放電的電池 - 隨著時(shí)間的推移和不斷變化的性能橫空出世，以了解其性能是至關(guān)重要的。
“這并沒(méi)有做過(guò)的事情，”特等說(shuō)。他補(bǔ)充說(shuō)，他們發(fā)現(xiàn)，是一個(gè)全新的現(xiàn)象，一個(gè)可能了解許多電池材料的性能是非常重要的 - 這意味著即使結(jié)束了被遺棄在贊成的其他新材料的磷酸鐵鋰，這可能是顯著的。
研究人員認(rèn)為，鋰逐漸吸收到的粒子從外到內(nèi)，生產(chǎn)萎縮的核心貧鋰材料的中心。 MIT的研究小組發(fā)現(xiàn)的是完全不同的：在低電流時(shí)，鋰濃縮材料形成直的平行的頻帶內(nèi)每個(gè)粒子，和頻帶穿越的顆粒，因?yàn)樗鼈兪浅潆姟?但在高電目前的水平，有沒(méi)有分離的，無(wú)論是在帶或?qū)?相反，每個(gè)粒子吸收了鋰一次，幾乎是在瞬間轉(zhuǎn)化富鋰鋰差。
豐富的鋰和鋰差的地區(qū)往往形成磷酸鐵鋰顆粒的帶內(nèi)。
新發(fā)現(xiàn)有助于解釋磷酸鐵鋰的耐用性以及。當(dāng)存在不同階段有條紋，這些條紋之間的邊界是一個(gè)源的菌株，可以導(dǎo)致開(kāi)裂和在性能逐漸退化。 但是，當(dāng)整個(gè)材料在一次改變，有沒(méi)有這樣的界限，從而減少退化。
這是一個(gè)不尋常的發(fā)現(xiàn)，特等說(shuō)：“通常，如果你正在做的東西更快，你做更多的傷害，但在這種情況下，它是相反的?！蓖瑯?，他和科格斯韋爾預(yù)測(cè)該操作系統(tǒng)在稍高的溫度會(huì)實(shí)際上做的材料持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間，這違背典型材料的行為。
除了看到的材料隨時(shí)間的變化，了解它是如何工作涉及的材料看，其他人沒(méi)有檢查尺度：雖然已經(jīng)做了很多分析，在原子和分子水平的，它原來(lái)的關(guān)鍵現(xiàn)象只可以看出，納米粒子本身的規(guī)模，特等說(shuō) - 大幾千次。“這是一個(gè)尺寸效應(yīng)的影響，”他說(shuō)。
麻省理工學(xué)院材料科學(xué)教授Gerbrand塞德觀察，并寫(xiě)了磷酸鐵鋰的行為，在高電流水平，去年，特等的理論分析可能會(huì)導(dǎo)致更廣泛地了解這種材料，而且他人可能發(fā)生類(lèi)似的變化。 這項(xiàng)工作是由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的資助和種子批的麻省理工學(xué)院能源倡議的支持。
特洛伊·法雷爾，數(shù)學(xué)副教授在澳大利亞昆士蘭科技大學(xué)的，誰(shuí)沒(méi)有參與這項(xiàng)工作，他說(shuō)，對(duì)于那些對(duì)鋰離子電池的研究，這些研究結(jié)果具有重要意義。 他補(bǔ)充說(shuō)，這種新的理解“，使材料科學(xué)家開(kāi)發(fā)出新結(jié)構(gòu)和新的化合物，最終導(dǎo)致電池具有更長(zhǎng)的使用壽命和更高的能量密度。這就是必需的，如果是用于高功率應(yīng)用，如電動(dòng)車(chē)電池技術(shù)?！?
了解，為什么磷酸鐵鋰這么好是我遇到的最有趣的科學(xué)難題之一，“特等說(shuō)。 “我們花了五年明白這一點(diǎn)?！?