 |
 |
 |
 |
 |
 |
||
 |
 |
 |
 |
 |
| 1 | 1/1 | 返回列表 |
| 查看: 662 | 回復(fù): 0 | |||
yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽系系主任
|
[交流]
科學(xué)家提出設(shè)計(jì)下一代鋰電池理論模型，可顯著提升充放電速度和使用壽命
|
|
科學(xué)家提出設(shè)計(jì)下一代鋰電池理論模型，可顯著提升充放電速度和使用壽命 美國麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)首次系統(tǒng)測量了多種電池材料中的鋰離子嵌入速率，并基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提出了一種全新的理論模型，研究人員憑借簡單公式即可設(shè)計(jì)出下一代電池。新成果使電池主導(dǎo)反應(yīng)機(jī)制更快、更可控，從而顯著提升電池的充放電速度和使用壽命，并為人們理解不同材料和界面的反應(yīng)行為提供了統(tǒng)一理論視角。研究成果發(fā)表在最新一期《科學(xué)》雜志上。 團(tuán)隊(duì)證明當(dāng)鋰離子（綠色）從電解液（右側(cè)）移動(dòng)到氧化鈷電極（左側(cè)）時(shí)，電子也隨之進(jìn)入電極，并使鈷（帶有金色光暈的灰色原子）發(fā)生還原。圖片來源：美國麻省理工學(xué)院 所有鋰離子電池的核心都依賴于一個(gè)基本反應(yīng)：在放電過程中，溶解于電解質(zhì)中的鋰離子會(huì)嵌入固體電極材料中，而在充電時(shí)，這些離子則從電極中脫嵌，返回電解質(zhì)中。這一嵌入與脫嵌過程在電池整個(gè)生命周期內(nèi)反復(fù)進(jìn)行數(shù)千次，電池的能量輸出和充電速度取決于該反應(yīng)的速率。然而長期以來，科學(xué)界對這一反應(yīng)的具體機(jī)制及其速率控制因素的理解十分有限。 此次新模型表明，鋰離子嵌入電極并非一個(gè)孤立的離子行為，而是必須伴隨著電子的同步轉(zhuǎn)移。也就是說，只有當(dāng)電解質(zhì)中的電子同時(shí)轉(zhuǎn)移到電極材料中，還原該材料以容納鋰離子時(shí)，嵌入反應(yīng)才能高效進(jìn)行。這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了長期以來的主流假設(shè)。過去幾十年中，人們在測量鋰嵌入速率時(shí)經(jīng)常得到彼此矛盾的結(jié)果，不同實(shí)驗(yàn)室的測量值甚至可相差十億倍，這使得建立統(tǒng)一的理論框架變得異常困難。 團(tuán)隊(duì)采用一種精確的電化學(xué)技術(shù)，實(shí)際測得的嵌入速率遠(yuǎn)低于以往報(bào)道的數(shù)值�；谶@些數(shù)據(jù)，團(tuán)隊(duì)提出了新的耦合離子-電子轉(zhuǎn)移理論。該理論指出，真正的電化學(xué)限速步驟并非是鋰離子的嵌入，而是電子轉(zhuǎn)移過程，即電極材料被還原以準(zhǔn)備接收鋰離子的過程。鋰離子的嵌入與電子的轉(zhuǎn)移相互促進(jìn)，共同決定了反應(yīng)的整體速率，這為理解電池反應(yīng)動(dòng)力學(xué)提供了更精確的理論基礎(chǔ)。 這一理論不僅解釋了以往實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的巨大差異，還為設(shè)計(jì)更高性能的電池提供了明確指導(dǎo)。這種通過電解質(zhì)調(diào)控嵌入動(dòng)力學(xué)的策略，僅用簡單公式就提供了理論框架。人們不再依賴試錯(cuò)法，只需基于關(guān)鍵材料參數(shù)進(jìn)行有針對性的優(yōu)化，就可推動(dòng)充電速度更快、能量密度更高、副反應(yīng)更少的下一代鋰離子電池的開發(fā)。 |
回復(fù)此樓» 猜你喜歡
歡迎采礦、地質(zhì)、巖土、計(jì)算機(jī)、人工智能等專業(yè)的同學(xué)報(bào)考
已經(jīng)有11人回復(fù)
-
0703化學(xué)學(xué)碩 288分
已經(jīng)有4人回復(fù)
-
接收調(diào)劑
已經(jīng)有23人回復(fù)
-
化學(xué) 0703求調(diào)劑 總分293 一志愿211
已經(jīng)有3人回復(fù)
-
304分材料專碩求調(diào)劑
已經(jīng)有5人回復(fù)
-
0703化學(xué) 學(xué)碩 理工科均可 不區(qū)分研究方向 總分279求調(diào)劑
已經(jīng)有5人回復(fù)
-
復(fù)試調(diào)劑
已經(jīng)有4人回復(fù)
-
293求調(diào)劑
已經(jīng)有4人回復(fù)
-
成果系統(tǒng)訪問量大，請15分鐘后再嘗試。由此給您造成的不便，敬請諒解。
已經(jīng)有10人回復(fù)
-
環(huán)境工程學(xué)碩288求助調(diào)劑
已經(jīng)有7人回復(fù)
» 本主題相關(guān)商家推薦: (我也要在這里推廣)
相關(guān)版塊跳轉(zhuǎn)
我要訂閱樓主 yexuqing 的主題更新
| 1 | 1/1 | 返回列表 |
| 最具人氣熱帖推薦 [查看全部] | 作者 | 回/看 | 最后發(fā)表 | |
|---|---|---|---|---|
|
[考研]
 0703化學(xué)學(xué)碩 288分
+4
|
旅行中的紫葡萄 2026-03-03 | 4/200 |
|
|---|---|---|---|---|
|
[考研] 0703化學(xué) 學(xué)碩 理工科均可 不區(qū)分研究方向 總分279求調(diào)劑 +5 | 1一11 2026-03-03 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 環(huán)境工程學(xué)碩288求助調(diào)劑 +7 | 多吃億口芝士 2026-03-02 | 7/350 |
|
|
|
[考研] 085700資環(huán)求調(diào)劑，初始279，六級(jí)已過，英語能力強(qiáng) +3 | 085700資環(huán)調(diào)劑 2026-03-03 | 4/200 |
|
|
|
[考研] 江蘇省農(nóng)科院招調(diào)劑1名 +5 | Qwertyuop 2026-03-01 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 材料工程269求調(diào)劑 +5 | 白刺玫 2026-03-02 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 環(huán)境調(diào)劑 +5 | 柒槿levana 2026-03-01 | 5/250 |
|
|
|
[考研]
材料270求調(diào)劑
 6+6
|
Eiiiio 2026-03-01 | 11/550 |
|
|
|
[考研] 沒上岸的看過來 +3 | tangxiaotian 2026-03-01 | 3/150 |
|
|
|
[考研]
材料工程專碩283求調(diào)劑
5+8
|
，�。� 2026-03-02 | 10/500 |
|
|
|
[考研] 考研復(fù)試調(diào)劑，過國家線的同學(xué)都可報(bào)名 +7 | 黑！在干嘛 2026-02-28 | 8/400 |
|
|
|
[考研]
 高分子化學(xué)與物理調(diào)劑
+6
|
好好好1233 2026-02-28 | 16/800 |
|
|
|
[考研] 11408，學(xué)碩276求調(diào)劑 +3 | 崔wj 2026-03-02 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 求調(diào)劑 +11 | yunziaaaaa 2026-03-01 | 13/650 |
|
|
|
[考研] 272求調(diào)劑 +9 | 材紫有化 2026-02-28 | 9/450 |
|
|
|
[考研] 0856材料求調(diào)劑 +12 | hyf hyf hyf 2026-02-28 | 13/650 |
|
|
|
[考研] 一志愿中石油（華東）本科齊魯工業(yè)大學(xué) +3 | 石能偉 2026-03-02 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 一志愿東北大學(xué)材料專碩328，求調(diào)劑 +3 | shs1083 2026-03-02 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 一志愿華南理工大學(xué)材料與化工326分，求調(diào)劑 +3 | wujinrui1 2026-02-28 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 求調(diào)劑 +3 | 熬夜的貓頭鷹 2026-03-02 | 3/150 |
|