人們都喜歡完美，但出人意料的是，有時有缺憾反而會更好。

近日，萊斯大學(xué)(Rice University)布朗工程學(xué)院(Brown School of Engineering)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在磷酸鐵鋰陰極的晶格中放置特定缺陷，可以拓寬鋰離子的通道。

他們的理論計算可以提高兩個數(shù)量級的性能，并為其他類型電池的類似改進(jìn)指明方向。

這些缺陷被稱為反位，是當(dāng)原子被放置在晶格的錯誤位置時形成的——也就是說，當(dāng)鐵原子位于鋰應(yīng)該占據(jù)的位置時。

反位缺陷阻礙鋰在晶格內(nèi)的移動，通常被認(rèn)為對電池性能有害。

然而，以磷酸鐵鋰為例，研究人員發(fā)現(xiàn)它們在陰極內(nèi)部制造了許多彎路，使鋰離子能夠在更寬的表面到達(dá)反應(yīng)前沿，這有助于提高鋰離子電池的充放電率。

這項研究發(fā)表在自然雜志《計算材料》(Computational Materials)上。

“如果沒有缺陷，鋰只能進(jìn)入相位邊界附近的這個小區(qū)域，”材料科學(xué)和納米工程助理教授Tang說。

“然而，反位缺陷可以使鋰離子在鋰離子表面上的插入更加均勻，因此鋰離子界面移動更快，電池充電也更快。”

他說:“如果你施加一個大電壓，迫使沒有缺陷的陰極快速充電，那么在陰極表面就會有一個非常高的局部鋰通量，這可能會對陰極造成損害。”

“對于像鋼鐵和陶瓷這樣的結(jié)構(gòu)材料，人們一直在利用缺陷來使材料更堅固，”他說，“但我們還沒有過多地討論利用缺陷來制造更好的電池材料。”