目前使用的電池由於反复充電和放電,其性能會下降。另一方面,東京大學的一個研究小組發現了一種在充電時可以“自我修復”的電極材料,為延長電池壽命鋪平了道路。

 二次電池中的電力存儲是通過從電極材料(電池的心臟)中解吸離子來進行的。如果許多離子從電極材料中解吸出來,就可以儲存更多的電力。換句話說,反复充電會使結構惡化,縮短電池的壽命。

 在這項研究中,我們發現了一種在充電時會變成穩定結構的電極材料,這與傳統的電極材料完全相反。據說這種電極材料每次充電時都會自發地失去結構擾動(與離子分離),由於修復,性能幾乎沒有損失。

 對該現象進行詳細分析的結果發現,在離子脫離後形成的空位與殘留在材料內部的離子之間存在強大的庫侖吸引力。通過空位和離子之間的強烈吸引,結構自發地轉變為無序結構並進行自我修復。

 如果引入這種庫侖吸引力,即使在其他電極材料中也有可能表現出自我修復能力。隨著電動汽車、風力發電、太陽能發電等環保技術的引入,這一成果有望延長二次電池的壽命,二次電池有望在能源網絡中發揮儲存和供應電力的作用。

論文信息:[Nature Communications] 可充電電池大容量層狀正極材料充電時的庫侖自排序

東京大學

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