科学家利用中子为聚合物电解质和锂盐混合物设定了第一个基准(一纳秒)。研究结果可以提高锂电池的功率和安全性。资料来源:美国能源部菲尼克斯普莱森特/ORNL

　　一种利用中子散射的新技术已经发生了革命性的变化Nized锂电池设计，保证更安全，更高效的电池。

　　一个国际科学家团队发现了一种改进电池设计的方法，可以生产出更安全、更强大的锂电池。

　　研究小组在橡树岭国家实验室使用准弹性中子散射技术，为锂盐和有机聚合物电解质的混合物设定了第一个基准，一纳秒，或十亿分之一秒。

　　洞察聚合物电解质

　　“这一切都归结为对材料的研究，”ORNL化学光谱学小组组长尤金·马蒙托夫说。“聚合物电解质不会像锂电池中的液体电解质那样着火。”

　　该团队使用中子技术验证了计算机模拟，结束了长期以来关于锂离子需要多长时间才能从聚合物电解质形成的小笼子中挣脱出来的争论。任何电池中离子脱离这种环境的速率，或聚合物电解质中的溶剂化笼，有助于确定能量如何流经电池。聚合物电解质可以实现能量密度更高的电极，比如锂金属，从而产生更强大的锂电池。

　　推进电池材料筛选

　　这些发现也为ORNL快速筛选新的电池材料打开了大门。中子对氢非常敏感，氢几乎存在于所有电解质中。这使我们能够看到它是如何在系统中移动的，并以前所未有的细节水平了解聚合物电解质动力学。我们无法用任何其他方法确定时间和长度，”ORNL中子散射科学家Naresh Osti说。

　　“Naresh和Eugene对ORNL实验中子数据的解释让我们了解了锂离子在聚合物电解质中的笼化程度。我们的研究结果表明，这种通用方法将适用于液体电解质，”加州大学伯克利分校的Charles W. Tobias电化学教授Nitash Balsara说。

　　参考文献:“锂电池聚合物电解质的纳秒级溶剂化动力学”，作者:Neel J. Shah, Chao Fang, Naresh C. Osti, Eugene Mamontov, Xiaopeng Yu, Jaeyong Lee, Hiroshi Watanabe, Rui Wang和Nitash P. Balsara, 2024年2月27日，Nature Materials。DOI: 10.1038 / s41563 - 024 - 01834 - y