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探寻原子结构 阿贡研发新电池正极材料

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  [汽车之家 行业]  日前,美国能源部的Argonne National Laboratory(阿贡国家实验室)表示,他们正利用高级光子源(APS)产生的X射线来从三个不同维度探测下一代电池阴极材料的晶体微观结构。根据Argonne National Laboratory官方的描述,这一项研究或许能彻底革新汽车、交通和电网的储能现状。

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  据悉,这一实验的研究人员分别来自材料科学、化学科学与工程、数据科学以及X射线科学,跨领域的合作可以为这一研究提供电池材料和化学、X射线散射、计算机编程和复杂的数据分析等方面的专业知识。Argonne材料科学部门的该项目首席研究员Raymond Osborn以及Stephan Rosenkranz说道:“这是大规模科学合作的一个很好的例子,充分利用Argonne National Laboratory的多学科团队和世界一流的设施,以解决复杂的问题。”

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  这项研究项目的成果是一个重要的新工具。在寻找更好的阴极材料时,科学家利用X射线和电子衍射确定锂离子或其他嵌入剂如何形成长程有序结构。这种结构会阻碍阴极内金属离子的运动,从而阻碍了金属离子在循环过程中的提取和插入,并导致电池性能降低。在明确这些原因之后,研究人员可以进一步改进电池性能。

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  研究小组认为钠离子电池是锂离子电池的替代品。小组成员测量了实验中晶体中高能X射线的散射,并确定了在不同温度下晶体结构内钠离子之间的短程相关性。Rosenkranz认为,这些发现使人们对有序-无序过渡如何限制钠离子迁移率有了更好的理解,从而提高电池阴极的性能。” (文/汽车之家 马艾骏)

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