MIT发明简单公式或可指导更快充电、更持久电池的设计

盖世汽车讯 所有锂离子电池的核心都是一个简单的反应:在电池放电过程中，溶解在电解质溶液中的锂离子会“嵌入”固体电极。当它们脱嵌并返回电解质时，电池就会充电。

这个过程在电池的整个使用寿命期间会发生数千次。电池的发电量和充电速度取决于这一反应的发生速度。然而，人们对这一反应的确切机制以及控制其速率的因素知之甚少。

据外媒报道，在期刊《Science》发表的一项研究中，麻省理工学院的研究人员测量了各种不同电池材料中的锂嵌入速率，并利用这些数据开发了一种控制该反应的新模型。该模型表明，锂嵌入受一种称为耦合离子-电子转移的过程控制，在这个过程中，电子会与锂离子一起转移到电极上。

研究人员表示，从该模型中获得的见解可以指导设计更强大、充电速度更快的锂离子电池。“我们希望通过这项研究，使反应更快、更可控，从而加快充电和放电速度，” 麻省理工学院化学工程Chevron教授、数学教授Martin Bazant说道。

新模型或许还能帮助科学家理解，为什么以某些方式调整电极和电解质能够提高能量、功率和电池寿命——而这个过程主要通过反复试验来实现。

“在这篇论文中，我们开始将不同材料和界面的反应速率观测结果统一到一个耦合电子和离子转移的插层理论中，从而巩固了之前关于反应速率的研究成果。”麻省理工学院JR East工程学教授、机械工程、材料科学与工程以及化学教授Yang Shao-Horn说道。