研究人员报告：利用新技术可让锂离子电池更安全、更强大

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今天的可充电锂离子电池很好，但将来可能会更好。

这是芝加哥大学和阿贡国家实验室的研究人员得出的结论，在广泛的研究中使用实时透射电子显微镜，或TEM，是了解锂离子电池电化学反应的最有效方法，并了解电池如何被改造成更安全、更强、更持久、更便宜的电池。

“尽管使用广泛，可充电的离子电池面临着各种材料和界面挑战，这些挑战将它们排除在高功率和高性能应用之外，”机械工业工程副教授Reza shahbazian - yassar说。

锂离子电池通常用于家用和便携式电子产品，以及汽车商。它们的运作原理是锂离子从负极移到正极在放电和充电时的运动。而据透明市场研究公司(Transparency market Research)的数据，到2024年，锂电池的市场预计将达到770亿美元以上，但研究人员表示，为了提高效能和生产出更好的电池，就需要解决好几个问题。

“有很多科学上的挑战，我们想知道是为什么低温会导致电力供应不佳;为什么它会过热和爆炸;而且，如果过度充电，电池会变得不稳定，”shahbazian - yassar说。

他说:“有高效能材料，但不安全。”“有安全的材料，但供电能力差强人意。”所以我们想要找到一个合适的媒介。”

例如，shahbazian - yassar说，今天使用的锂离子电池无法达到电力车辆的高能量密度或寿命，同时仍能与内燃机车的性能相匹配。因此，由锂和氧、锂和硅组成的新型电化学组合正在被尝试开发，其因为是它们能够保持和产生更高的能量密度。

shahbazian - yassar说，在现场进行研究或实时进行研究有很多优势。一个原位实验提供了一个过程及其变化的连续视图，而不是使用许多样本;具体和具体的动作可以测量。

除了锂,钠,也是一个研究方向，因其丰富的存储量和相对较轻的原子重量,而且和多价离子会产生高能密度,如镁、钙和铝。

shahbazian - yassar说:“必须改变电池的部件，必须使用新的设计和材料。”“电池需要提供更多的能量和更好的性能，提供的能量密度是现在的两倍或三倍。”总的来说，如果你看过去10年，电池的成本在减少，但它仍然没有达到我们所期望的范围。

他说:“开发下一代锂离子电池需要有很高的标准，我们正在努力实现这一目标。”