锂离子电池的重新崛起

材料牛注：近日，加州大学伯克利分校和劳伦斯国家实验室的研究小组通过实验和理论计算表明，在锂离子电池中，锂离子的迁移与电解液分子有着密切的联系。这一发现加深了对锂离子电池的理论认知，为锂离子电池的广泛实用化奠定了坚实的基础。

科学

高成本、低充电速率和有限的使用寿命，限制了锂离子电池在电动车、利用风能和太阳能发电和其他领域的应用。科学家们一直致力于弥补这些不足之处，但是很少有人专注于研究影响电池行为的关键交互作用，即锂离子是如何从一个电极迁移到另一个电极。

劳伦斯伯克利国家实验室和加州大学伯克利分校的研究者已经接受了这个挑战。他们通过实验和理论计算表明，和以前的认识相比，锂离子在迁移过程中与电解液分子有更密切的联系。

影响

这些发现表明，计算模型需要进一步完善，来解释当锂离子与电解液发生交互作用时，锂离子（溶剂化结构）周围出现更多电解液分子的现象。锂离子溶剂化结构的改进模型能够使锂离子电池具有新的用途。

总结

近几年，锂离子电池已经渗透于电子市场，广泛应用于手机、笔记本电脑以及平板电脑。由于它们构成了当代科技的核心部分，大量的资金被用来最大化锂离子电池的实用性。然而存在的不足，如高成本、低充电速率和有限的使用寿命，限制了电池的发展。

研究人员对锂离子电池的各个方面进行了研究，以弥补电池存在的缺陷。然而，很少有研究工作专注于锂离子是如何从一个电极迁移至另一个电极的。劳伦斯国家实验室和加州大学伯克利分校的研究者通过详细地研究锂离子溶剂化结构，阐明了这一问题。该研究小组通过微射流技术表征X射线吸收谱，并结合第一性原理计算，确定了锂离子的溶剂化常数为4.5，这和预期的四面体结构是不同的。

这些发现表明，未来的计算模型应该超越当前的四面体模型，从而改善电池中的电解液。基于这些研究成果，锂离子电池的发展将会向大规模应用又迈出一大步。

原文链接：Re-Energizing the Lithium-Ion Battery.

本文由材料人编辑部杨树提供素材，朱星烨编译，万鑫浩审核，点我加入材料人编辑部。

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