科学家提出设计下一代锂电池理论模型

此次新模型表明，锂离子嵌入电极并非一个孤立的离子行为，而是必须伴随着电子的同步转移。也就是 说，只有当电解质中的电子同时转移到电极材料中，还原该材料以容纳锂离子时，嵌入反应才能高效进 行。这一发现挑战了长期以来的主流假设。过去几十年中，人们在测量锂嵌入速率时经常得到彼此矛盾 的结果，不同实验室的测量值甚至可相差十亿倍，这使得建立统一的理论框架变得异常困难。 美国麻省理工学院团队首次系统测量了多种电池材料中的锂离子嵌入速率，并基于实验数据提出了一种 全新的理论模型，研究人员凭借简单公式即可设计出下一代电池。新成果使电池主导反应机制更快、更 可控，从而显著提升电池的充放电速度和使用寿命，并为人们理解不同材料和界面的反应行为提供了统 一理论视角。研究成果发表在最新一期《科学》杂志上。 所有锂离子电池的核心都依赖于一个基本反应：在放电过程中，溶解于电解质中的锂离子会嵌入固体电 极材料中，而在充电时，这些离子则从电极中脱嵌，返回电解质中。这一嵌入与脱嵌过程在电池整个生 命周期内反复进行数千次，电池的能量输出和充电速度取决于该反应的速率。然而长期以来，科学界对 这一反应的具体机制及其速率控制因素的理解十分有限。 【总编辑 ...