鋰離子電池的重新崛起

材料牛注：近日，加州大學伯克利分校和勞倫斯國家實驗室的研究小組通過實驗和理論計算表明，在鋰離子電池中，鋰離子的遷移與電解液分子有著密切的聯系。這一發現加深了對鋰離子電池的理論認知，為鋰離子電池的廣泛實用化奠定了堅實的基礎。

科學

高成本、低充電速率和有限的使用壽命，限制了鋰離子電池在電動車、利用風能和太陽能發電和其他領域的應用。科學家們一直致力于彌補這些不足之處，但是很少有人專注于研究影響電池行為的關鍵交互作用，即鋰離子是如何從一個電極遷移到另一個電極。

勞倫斯伯克利國家實驗室和加州大學伯克利分校的研究者已經接受了這個挑戰。他們通過實驗和理論計算表明，和以前的認識相比，鋰離子在遷移過程中與電解液分子有更密切的聯系。

影響

這些發現表明，計算模型需要進一步完善，來解釋當鋰離子與電解液發生交互作用時，鋰離子（溶劑化結構）周圍出現更多電解液分子的現象。鋰離子溶劑化結構的改進模型能夠使鋰離子電池具有新的用途。

總結

近幾年，鋰離子電池已經滲透于電子市場，廣泛應用于手機、筆記本電腦以及平板電腦。由于它們構成了當代科技的核心部分，大量的資金被用來最大化鋰離子電池的實用性。然而存在的不足，如高成本、低充電速率和有限的使用壽命，限制了電池的發展。

研究人員對鋰離子電池的各個方面進行了研究，以彌補電池存在的缺陷。然而，很少有研究工作專注于鋰離子是如何從一個電極遷移至另一個電極的。勞倫斯國家實驗室和加州大學伯克利分校的研究者通過詳細地研究鋰離子溶劑化結構，闡明了這一問題。該研究小組通過微射流技術表征X射線吸收譜，并結合第一性原理計算，確定了鋰離子的溶劑化常數為4.5，這和預期的四面體結構是不同的。

這些發現表明，未來的計算模型應該超越當前的四面體模型，從而改善電池中的電解液。基于這些研究成果，鋰離子電池的發展將會向大規模應用又邁出一大步。

原文鏈接：Re-Energizing the Lithium-Ion Battery.

本文由材料人編輯部楊樹提供素材，朱星燁編譯，萬鑫浩審核，點我加入材料人編輯部。

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