日前，美國能源部的Argonne National Laboratory產生的X射線來從三個不同維度探測下一代電池陰極材料的晶體微觀結構。根據Argonne National Laboratory官方的描述，這一項研究或許能徹底革新汽車、交通和電網的儲能現狀。
據悉，這一實驗的研究人員分別來自材料科學、化學科學與工程、數據科學以及X射線科學，跨領域的合作可以為這一研究提供電池材料和化學、X射線散射、計算機編程和復雜的數據分析等方面的專業知識。Argonne材料科學部門的該項目首席研究員Raymond Osborn以及Stephan Rosenkranz說道：“這是大規模科學合作的一個很好的例子，充分利用Argonne National Laboratory的多學科團隊和世界一流的設施，以解決復雜的問題。”
這項研究項目的成果是一個重要的新工具。在尋找更好的陰極材料時，科學家利用X射線和電子衍射確定鋰離子或其他嵌入劑如何形成長程有序結構。這種結構會阻礙陰極內金屬離子的運動，從而阻礙了金屬離子在循環過程中的提取和插入，并導致電池性能降低。在明確這些原因之后，研究人員可以進一步改進電池性能。
研究小組認為鈉離子電池是鋰離子電池的替代品。小組成員測量了實驗中晶體中高能X射線的散射，并確定了在不同溫度下晶體結構內鈉離子之間的短程相關性。Rosenkranz認為，這些發現使人們對有序-無序過渡如何限制鈉離子遷移率有了更好的理解，從而提高電池陰極的性能。”
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