現(xiàn)在，由麻省理工學院副教授馬丁·Z·特等化學工程和數(shù)學的研究提供了令人驚奇的新的研究結(jié)果顯示，該材料的行為比以前認為的完全不同的，有助于解釋它的性能和可能開放的大門，發(fā)現(xiàn)更有效電池材料。
新的見解磷酸鐵鋰的行為出現(xiàn)在本周的ACS納米“雜志上，寫的特等和博士后丹尼爾科格斯韋爾在一份文件中詳細說明 。 該文件是一個擴展的研究，他們在納米快報“（Nano Letters）雜志報道，去年年底 。
當它首次被發(fā)現(xiàn)，磷酸鐵鋰被認為是有用的，僅適用于低功耗應用。 然后，后來的發(fā)展 - 包括麻省理工學院的然而，明江，在京瓷教授陶瓷的研究人員所 - 顯示，其電容量可以被改善顯著，使用它在納米粒子的形式，一個方法的最佳材料，著名的高功耗的應用。
但仍難以實現(xiàn)的原因， 磷酸鐵鋰納米粒子的工作這么好。人們普遍認為，在充電或放電，散裝物料分為不同的階段具有非常不同濃度的鋰，有人認為，這種相分離材料的發(fā)電能力有限。但新的研究表明，在許多現(xiàn)實世界的條件下，這種分離從未發(fā)生過。
特等的理論的預測，上述的臨界電流，將反應是如此之快，該材料失去其相分離的傾向，發(fā)生在較低的功率電平。低于臨界電流，材料通過了新的“準固態(tài)解決方案”的狀態(tài)，“沒有足夠的時間來完成相分離，”他說。 這些特征有助于解釋為什么這種材料可充電電池是那么好，他說。
從理論分析，計算機模擬和實驗室實驗相結(jié)合的調(diào)查結(jié)果，特等解釋 - 一種跨學科的方法，反映了他自己在麻省理工學院的化學工程和數(shù)學部門的聯(lián)合任命。
往前分析審查了這種材料在一個單一的時間點，其行為，而忽略其行為的動態(tài)。但，特等和科格斯韋爾研究，材質(zhì)的變化，而在使用中，無論是在充電或放電的電池 - 隨著時間的推移和不斷變化的性能橫空出世，以了解其性能是至關(guān)重要的。
“這并沒有做過的事情，”特等說。他補充說，他們發(fā)現(xiàn)，是一個全新的現(xiàn)象，一個可能了解許多電池材料的性能是非常重要的 - 這意味著即使結(jié)束了被遺棄在贊成的其他新材料的磷酸鐵鋰，這可能是顯著的。
研究人員認為，鋰逐漸吸收到的粒子從外到內(nèi)，生產(chǎn)萎縮的核心貧鋰材料的中心。 MIT的研究小組發(fā)現(xiàn)的是完全不同的：在低電流時，鋰濃縮材料形成直的平行的頻帶內(nèi)每個粒子，和頻帶穿越的顆粒，因為它們是充電。 但在高電目前的水平，有沒有分離的，無論是在帶或?qū)?相反，每個粒子吸收了鋰一次，幾乎是在瞬間轉(zhuǎn)化富鋰鋰差。
豐富的鋰和鋰差的地區(qū)往往形成磷酸鐵鋰顆粒的帶內(nèi)。
新發(fā)現(xiàn)有助于解釋磷酸鐵鋰的耐用性以及。當存在不同階段有條紋，這些條紋之間的邊界是一個源的菌株，可以導致開裂和在性能逐漸退化。 但是，當整個材料在一次改變，有沒有這樣的界限，從而減少退化。
這是一個不尋常的發(fā)現(xiàn)，特等說：“通常，如果你正在做的東西更快，你做更多的傷害，但在這種情況下，它是相反的。”同樣，他和科格斯韋爾預測該操作系統(tǒng)在稍高的溫度會實際上做的材料持續(xù)更長的時間，這違背典型材料的行為。
除了看到的材料隨時間的變化，了解它是如何工作涉及的材料看，其他人沒有檢查尺度：雖然已經(jīng)做了很多分析，在原子和分子水平的，它原來的關(guān)鍵現(xiàn)象只可以看出，納米粒子本身的規(guī)模，特等說 - 大幾千次?！斑@是一個尺寸效應的影響，”他說。
麻省理工學院材料科學教授Gerbrand塞德觀察，并寫了磷酸鐵鋰的行為，在高電流水平，去年，特等的理論分析可能會導致更廣泛地了解這種材料，而且他人可能發(fā)生類似的變化。 這項工作是由美國國家科學基金會的資助和種子批的麻省理工學院能源倡議的支持。
特洛伊·法雷爾，數(shù)學副教授在澳大利亞昆士蘭科技大學的，誰沒有參與這項工作，他說，對于那些對鋰離子電池的研究，這些研究結(jié)果具有重要意義。 他補充說，這種新的理解“，使材料科學家開發(fā)出新結(jié)構(gòu)和新的化合物，最終導致電池具有更長的使用壽命和更高的能量密度。這就是必需的，如果是用于高功率應用，如電動車電池技術(shù)?！?
了解，為什么磷酸鐵鋰這么好是我遇到的最有趣的科學難題之一，“特等說。 “我們花了五年明白這一點?！?