研究人員說，一種用于分析和設(shè)計(jì)新離子導(dǎo)體(可再充電電池的關(guān)鍵組件)的新方法可以加快高能鋰電池以及燃料電池等其他儲(chǔ)能和輸送裝置的開發(fā)。

新方法依賴于理解振動(dòng)在鋰離子導(dǎo)體中移動(dòng)的方式，并將其與抑制離子遷移的方式相關(guān)聯(lián)。這提供了一種發(fā)現(xiàn)具有增強(qiáng)的離子遷移率的新材料的方法，從而可以快速充電和放電。同時(shí)，該方法可用于降低材料與電池電極的反應(yīng)性，從而縮短其使用壽命。較好的離子遷移率和低反應(yīng)性這兩個(gè)特性趨于相互排斥。

新概念是由WM Keck能源教授Yang Shao-Horn，研究生Sokseiha Muy和最近的John Bachman博士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)開發(fā)的。'17，研究科學(xué)家Livia Giordano，以及麻省理工學(xué)院，橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室以及東京和慕尼黑的機(jī)構(gòu)的其他9個(gè)人。他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》雜志上。

Shao-Horn說，新的設(shè)計(jì)原則已經(jīng)制定了大約五年。最初的想法始于她和她的團(tuán)隊(duì)用來理解和控制水分解催化劑的方法，并將其應(yīng)用于離子傳導(dǎo)-這一過程不僅是可充電電池，而且還包括燃料等其他關(guān)鍵技術(shù)的核心電池和海水淡化系統(tǒng)。電子帶著負(fù)電荷從電池的一個(gè)極流到另一極(從而為設(shè)備供電)，而正離子以另一種方式流過夾在這些極之間的電解質(zhì)或離子導(dǎo)體，從而完成流動(dòng)。

通常，該電解質(zhì)是液體。溶解在有機(jī)液體中的鋰鹽是當(dāng)今鋰離子電池中的常見電解質(zhì)。但是該物質(zhì)易燃，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致這些電池著火。人們一直在尋找一種固體材料來替代它，這將消除該問題。

Shao-Horn說，存在各種各樣有希望的固體離子導(dǎo)體，但是當(dāng)與鋰離子電池的正負(fù)電極接觸時(shí)，沒有一種是穩(wěn)定的。因此，尋求具有高離子傳導(dǎo)性和穩(wěn)定性的新型固體離子導(dǎo)體至關(guān)重要。但是，通過對(duì)許多不同的結(jié)構(gòu)族和組成進(jìn)行分類以找到最有前途的結(jié)構(gòu)族和組成是大海撈針問題中的經(jīng)典之作。這就是新設(shè)計(jì)原則的來歷。