伯克利實驗室和國家加速器實驗室（SLAC） 的 X 射線實驗揭示了保護電池性能的新線索
改編自Glennda Chui的SLAC 新聞稿。
先進光源的詳細 X 射線測量幫助由伯克利實驗室、SLAC 和斯坦福大學共同領導的研究小組揭示了氧氣如何從構(gòu)成鋰離子電池電極的數(shù)十億個納米粒子中滲出。(來源：伯克利實驗室)
鋰離子電池就像一把搖椅，在兩個臨時儲存電荷的電極之間來回移動鋰離子。理想情況下，這些離子是構(gòu)成每個電極的數(shù)十億個納米粒子中唯一進出的物質(zhì)。
但研究人員早就知道，隨著鋰的來回移動，氧原子會從粒子中泄漏出來。細節(jié)很難確定，因為這些泄漏的信號太小而無法直接測量。
現(xiàn)在，在Nature Energy 發(fā)表的一項研究中，由 SLAC 國家加速器實驗室、斯坦福大學和伯克利實驗室共同領導的研究小組以前所未有的細節(jié)測量了這一過程，展示了逃逸氧原子留下的孔洞或空位如何變化電極的結(jié)構(gòu)和化學性質(zhì)，并逐漸減少它可以存儲的能量。
在 SLAC 的斯坦福同步加速器光源，該團隊通過整個電極發(fā)射 X 射線，以確認他們在納米級看到的在更大的尺度上也是真實的。
將實驗結(jié)果與氧氣損失可能如何發(fā)生的計算機模型進行比較，該團隊得出結(jié)論，最初的氧氣爆發(fā)從粒子表面逸出，然后從內(nèi)部非常緩慢地滴流。在納米粒子聚集在一起形成更大的團塊時，靠近團塊中心的那些比靠近表面的那些失去的氧氣少。
結(jié)果與科學家對這一過程所做的一些假設相矛盾，并可能提出設計電極以防止它發(fā)生的新方法。
“以前，研究人員無法獲得研究電池中從初級粒子到電極水平的氧釋放所需的長度尺度。COSMIC 在大范圍內(nèi)實現(xiàn)具有化學特異性的幾納米空間分辨率的能力使我們第一次能夠研究微觀結(jié)構(gòu)對這種現(xiàn)象的影響，”共同資深作者大衛(wèi)夏皮羅說，他是 COSMIC 的首席科學家。顯微實驗。Shapiro 還領導 ALS 顯微鏡計劃。
