美研发新无序材料 可提高锂离子电池性能

近日，美国麻省理工大学(MIT)和布鲁克海文国家实验室共同研发出一种锂离子电池的阴极材料。该科研小组负责人GerbrandCeder博士表示：“与传统锂离子电池相比，这种阴极材料是由无序的锂化合物构成，比有序结构的阴极材料性能更好。这种锂化合物（lithiummolybdenumchromiumoxide，LMCO)为寻找更好的电池材料指明一种新的研究方向，而这种材料在之前的研究过程中被忽略了。”

上:传统分层阴极材料(锂+过渡金属)下:MIT的无序结构材料

在锂离子电池充电过程中，锂离子移出电池阴极，随着电量消耗流向阳极。离子在电池阴阳极之间的来回移动引起电极材料收缩和膨胀，久而久之发生裂纹和性能衰退。目前，电池阴极一般由有序的晶体材料制成，有时是锂和过渡金属氧化物交替的条纹层结构。当有序结构发生些许偏离，电池效率就会逐渐降低。因此，科研人员大多数都忽略通过研究无序结构材料来提高电池性能。

过去，科研人员认为，有必要通过分层结构为锂离子供应进出电池阴极的路径，而不会碰到过渡金属氧化物层，即一个“专属通道”。再则，Cedar博士补充道：“无序结构一般会大幅降低锂离子的移动性，而高性能的充电电池要求离子移动性高。”

MIT发现，通过把计算机模拟和实验室结合，生成的新无序结构可以大大提高电池阴极的性能。

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无序结构材料的储能容量和循环次数

存在大量过剩锂的无序结构材料会生成不规则路径，可作为锂离子移动的有效路径。这种材料有一个额外的好处：锂离子可以像在层状结构材料中相同通过这些不规则的路径，但不会导致材料变形。

相关研究论文发表在《科学》上，该研究得到博世公司、三星、优美科以及美国能源部的赞助。