下一代锂离子电池
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科学家提出设计下一代锂电池理论模型,可显著提升充放电速度和使用寿命
Ke Ji Ri Bao· 2025-10-14 09:49
团队采用一种精确的电化学技术,实际测得的嵌入速率远低于以往报道的数值。基于这些数据,团队提 出了新的耦合离子-电子转移理论。该理论指出,真正的电化学限速步骤并非锂离子的嵌入,而是电子 转移过程,即电极材料被还原以准备接收锂离子的过程。锂离子的嵌入与电子的转移相互促进,共同决 定了反应的整体速率,这为理解电池反应动力学提供了更精确的理论基础。 这一理论不仅解释了以往实验数据的巨大差异,还为设计更高性能的电池提供了明确指导。这种通过电 解质调控嵌入动力学的策略,仅用简单公式就提供了理论框架。人们不再依赖试错法,只需基于关键材 料参数进行有针对性的优化,就可推动充电速度更快、能量密度更高、副反应更少的下一代锂离子电池 的开发。(记者张梦然) 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。 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 ...