锂离子电池储藏数十年之谜解开

多年来，研究人员一直致力于了解更多关于金属氧化物的知识，这些金属氧化物具有作为潜在的下一代锂离子电池关键材料的潜力，这是因为它们具有超乎寻常的储能能力。由德克萨斯大学奥斯汀分校领导的国际研究小组破解了这一科学异常的代码，打破了构建超快速电池储能系统的障碍。

研究小组发现，这些金属氧化物拥有独特的能量存储方式，超越了经典的电化学存储机制。这项发表在《自然材料》上的研究发现了几种类型的金属化合物的储能能力是当今市售锂离子电池中常见材料的三倍。

通过解开这一谜团，研究人员正在帮助解锁具有更大能量容量的电池。这可能意味着体积更小，功能更强大的电池能够为从智能手机到电动汽车的所有物体快速充电。

“近二十年来，研究界一直对这些材料的异常高容量超出其理论极限感到困惑，”科克雷尔工程学院沃克机械工程系副教授，领导者之一俞桂华说。该项目。“这项工作证明了第一个实验证据，表明多余的电荷通过空间电荷存储机制物理地存储在这些材料中。”

为了证明这种现象，研究小组找到了一种监视和衡量元素随时间变化的方法。来自UT，麻省理工学院，加拿大滑铁卢大学，中国山东大学，中国青岛大学和中国科学院的研究人员参加了该项目。

发现的中心是过渡金属氧化物，它们是包括与过渡金属(例如铁，镍和锌)结合的氧的化合物。能量可以存储在金属氧化物内部，这与通常的方法相反，后者使锂离子移入或移出这些材料或转换其晶体结构进行能量存储。研究人员表明，在一系列常规电化学过程中形成的铁纳米颗粒表面还可以存储额外的电荷容量。