一項來自美國的最新研究表明，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。
編輯?| 黃君芝
鋰離子電池被廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備和電動汽車。隨著科學(xué)家們不斷地研究和改進，這些電池可能會對交通運輸產(chǎn)生重大影響，并可作為風(fēng)能和太陽能等可再生能源的存儲設(shè)備。
據(jù)報道，美國北卡羅來納州立大學(xué)（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(shù)被稱為納秒脈沖激光退火，僅持續(xù)100納秒，由現(xiàn)代眼科手術(shù)中使用的相同類型激光產(chǎn)生。研究人員在石墨上測試了這項技術(shù)，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(shù)，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(shè)計它們，就能使它們成為一種優(yōu)勢。可以說，這項技術(shù)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(chuàng)造更多的臺階就像創(chuàng)造更多的鋰離子進出的門，這是有益的。他指出，實驗表明，當(dāng)使用最優(yōu)脈沖數(shù)（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(shù)還會產(chǎn)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(dāng)前的容量有關(guān)。”他補充說。最新研究成果已于近期發(fā)表在了《碳》雜志上。
在談及實際應(yīng)用時，研究人員們表示，制造商應(yīng)該有能力在生產(chǎn)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(shù)，并證明了該技術(shù)增強陰極材料的能力。
“這些高功率激光器可以在一微秒內(nèi)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。
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