多年來，研究人員一直致力于了解更多關(guān)于金屬氧化物的知識，這些金屬氧化物具有作為潛在的下一代鋰離子電池關(guān)鍵材料的潛力，這是因?yàn)樗鼈兙哂谐鯇こ５膬δ苣芰ΑＳ傻驴怂_斯大學(xué)奧斯汀分校領(lǐng)導(dǎo)的國際研究小組破解了這一科學(xué)異常的代碼，打破了構(gòu)建超快速電池儲能系統(tǒng)的障礙。

研究小組發(fā)現(xiàn)，這些金屬氧化物擁有獨(dú)特的能量存儲方式，超越了經(jīng)典的電化學(xué)存儲機(jī)制。這項(xiàng)發(fā)表在《自然材料》上的研究發(fā)現(xiàn)了幾種類型的金屬化合物的儲能能力是當(dāng)今市售鋰離子電池中常見材料的三倍。

通過解開這一謎團(tuán)，研究人員正在幫助解鎖具有更大能量容量的電池。這可能意味著體積更小，功能更強(qiáng)大的電池能夠?yàn)閺闹悄苁謾C(jī)到電動汽車的所有物體快速充電。

“近二十年來，研究界一直對這些材料的異常高容量超出其理論極限感到困惑，”科克雷爾工程學(xué)院沃克機(jī)械工程系副教授，領(lǐng)導(dǎo)者之一俞桂華說。該項(xiàng)目。“這項(xiàng)工作證明了第一個(gè)實(shí)驗(yàn)證據(jù)，表明多余的電荷通過空間電荷存儲機(jī)制物理地存儲在這些材料中。”

為了證明這種現(xiàn)象，研究小組找到了一種監(jiān)視和衡量元素隨時(shí)間變化的方法。來自UT，麻省理工學(xué)院，加拿大滑鐵盧大學(xué)，中國山東大學(xué)，中國青島大學(xué)和中國科學(xué)院的研究人員參加了該項(xiàng)目。

發(fā)現(xiàn)的中心是過渡金屬氧化物，它們是包括與過渡金屬(例如鐵，鎳和鋅)結(jié)合的氧的化合物。能量可以存儲在金屬氧化物內(nèi)部，這與通常的方法相反，后者使鋰離子移入或移出這些材料或轉(zhuǎn)換其晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行能量存儲。研究人員表明，在一系列常規(guī)電化學(xué)過程中形成的鐵納米顆粒表面還可以存儲額外的電荷容量。