電池設計新思路：“人造缺陷”為離子打開更多大門 鋰電性能有望大增

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財聯社上海2月9日訊（編輯 黃君芝）鋰離子電池被廣泛應用于便攜式電子設備和電動汽車。隨著科學家們不斷地研究和改進，這些電池可能會對交通運輸產生重大影響，并可作為風能和太陽能等可再生能源的存儲設備。

據報道，美國北卡羅來納州立大學（NCSU）與能源部橡樹嶺國家實驗室的研究人員合作進行的一項新研究表明，來自高功率激光的極短脈沖，可以在鋰離子電池材料中造成微小的缺陷，但這些缺陷的存在反而是好事，可以提高電池性能。

這項技術被稱為納秒脈沖激光退火，僅持續100納秒，由現代眼科手術中使用的相同類型激光產生。研究人員在石墨上測試了這項技術，石墨是一種廣泛用于鋰離子電池陽極或正極的材料。他們分別以10個脈沖和80個脈沖測試了這項技術，并比較了電流容量的差異。

該研究論文的通訊作者Jay Narayan表示，“材料缺陷可能是一件麻煩事，但如果你能正確地設計它們，就能使它們成為一種優勢。可以說，這項技術為鋰離子打開了一扇門，它提高了電流容量。”

他解釋稱，石墨陽極通常由表面的“臺階”和凹槽組成，創造更多的臺階就像創造更多的鋰離子進出的門，這是有益的。他指出，實驗表明，當使用最優脈沖數（接近10個脈沖而不是80個脈沖）時，電流容量增加了20%。

“這項技術還會產生一種叫做空位的缺陷，即缺少原子，這有助于為鋰離子提供更多的進出場所，這與當前的容量有關。”他補充說。最新研究成果已于近期發表在了《碳》雜志上。

在談及實際應用時，研究人員們表示，制造商應該有能力在生產陽極和陰極時使用納秒脈沖激光退火。在最近的另一項研究中，他們在陰極材料上也使用了同樣的激光技術，并證明了該技術增強陰極材料的能力。

“這些高功率激光器可以在一微秒內處理陽極和陰極。陰極或陽極是在薄片上制成的，這使得處理相對快速和容易。”他們說。

下一步，研究人員們表示，他們將努力消除使用昂貴材料的需求，例如電池陰極中的鈷，以制造更高功率和更持久的電池。

關鍵詞： 人造缺陷