科学家发现“玻璃状”锂

锂电池。（来自Pikist的参考图像）。

加利福尼亚大学圣地亚哥分校和爱达荷州国家实验室的科学家首次看到了在锂充电的最早阶段形成的非晶态“玻璃状”锂。

在这样的阶段中，缓慢的低能量充电会导致电极以杂乱无章的方式收集原子，从而改善充电行为。这是以前从未观察到的。

在《自然材料》杂志上发表的一项研究中，研究人员说，这些发现可能有助于微调充电方法，以延长电池寿命并制造用于其他用途的玻璃态金属。

为了进行实验，学者们想知道锂电池的充电方式是否受到前几个原子最早的聚集的影响，这一过程称为成核。

提出他们问题的基础是，在高能可充电电池的充电过程中，锂原子沉积到阳极的方式会在一个充电循环到另一个充电循环之间变化，从而导致充电不稳定和电池寿命缩短。

为了进行观察，科学家将强大的电子显微镜中的图像和分析与液氮冷却和计算机建模相结合。低温电子显微镜使他们能够看到锂金属“胚胎”的产生，并且计算机模拟有助于解释他们所看到的。

他们发现，某些条件会产生结构化程度较低的锂，该锂为非晶态（如玻璃）而不是晶体（如钻石）。

在充电过程中，玻璃状锂胚在整个生长过程中更有可能保持非晶态。在研究哪种条件有利于玻璃状成核时，研究小组发现他们能够在非常温和的条件下以非常慢的充电速率制造非晶态金属。

这种结果是违反直觉的，因为专家认为缓慢的沉积速率将使原子能够找到有序的结晶锂。然而，建模工作解释了反应动力学如何驱动玻璃状形成。

为了证实这些发现，科学家创造了玻璃状的四种反应性金属，它们对电池应用具有吸引力。

根据大学媒体简报，这项研究的结果可以帮助实现Battery500联盟的目标，Battery500联盟是一项由能源部资助的研究计划，旨在开发商业上可行的电动汽车电池，其电池单位比能量为500 Wh / kg。