鋰離子電池儲藏數十年之謎解開

多年來，研究人員一直致力于了解更多關于金屬氧化物的知識，這些金屬氧化物具有作為潛在的下一代鋰離子電池關鍵材料的潛力，這是因為它們具有超乎尋常的儲能能力。由德克薩斯大學奧斯汀分校領導的國際研究小組破解了這一科學異常的代碼，打破了構建超快速電池儲能系統的障礙。

研究小組發現，這些金屬氧化物擁有獨特的能量存儲方式，超越了經典的電化學存儲機制。這項發表在《自然材料》上的研究發現了幾種類型的金屬化合物的儲能能力是當今市售鋰離子電池中常見材料的三倍。

通過解開這一謎團，研究人員正在幫助解鎖具有更大能量容量的電池。這可能意味著體積更小，功能更強大的電池能夠為從智能手機到電動汽車的所有物體快速充電。

“近二十年來，研究界一直對這些材料的異常高容量超出其理論極限感到困惑，”科克雷爾工程學院沃克機械工程系副教授，領導者之一俞桂華說。該項目。“這項工作證明了第一個實驗證據，表明多余的電荷通過空間電荷存儲機制物理地存儲在這些材料中。”

為了證明這種現象，研究小組找到了一種監視和衡量元素隨時間變化的方法。來自UT，麻省理工學院，加拿大滑鐵盧大學，中國山東大學，中國青島大學和中國科學院的研究人員參加了該項目。

發現的中心是過渡金屬氧化物，它們是包括與過渡金屬(例如鐵，鎳和鋅)結合的氧的化合物。能量可以存儲在金屬氧化物內部，這與通常的方法相反，后者使鋰離子移入或移出這些材料或轉換其晶體結構進行能量存儲。研究人員表明，在一系列常規電化學過程中形成的鐵納米顆粒表面還可以存儲額外的電荷容量。