逐像素分析可深入了解锂离子电池

首先，研究人员观察了锂离子如何流过电池界面，这可以帮助工程师优化
七排成对的杏仁状物体，颜色为红色、绿色和黄色。 每对都非常相似。
标题:通过挖掘 X 射线图像，麻省理工学院的研究人员对磷酸铁锂的反应性有了重大的新发现，磷酸铁锂是一种用于电动汽车电池和其他可充电电池的材料。在每对图中，实际粒子位于左侧，研究人员的模拟位于右侧。
制作人员:由研究人员提供
通过挖掘 X 射线图像数据，麻省理工学院、斯坦福大学、SLAC 国家加速器和丰田研究院的研究人员对磷酸铁锂的反应性有了重大新发现，磷酸铁锂是一种用于电动汽车电池和其他可充电电池的材料。电池。

这项新技术揭示了一些以前无法看到的现象，包括磷酸铁锂纳米颗粒不同区域的锂嵌入反应速率的变化。

该论文最重要的实际发现——反应速率的这些变化与颗粒表面碳涂层厚度的差异相关——可能会提高此类电池的充电和放电效率。

“我们从这项研究中了解到，真正控制电池动力学的是界面，特别是在当今由活性材料纳米颗粒制成的现代电池中。这意味着我们的重点应该真正放在设计该接口上，”EG Roos 化学工程教授、麻省理工学院数学教授 Martin Bazant 说道，他也是该研究的资深作者。

黑色背景上有 63 对杏仁形磷酸铁颗粒，颜色为红色、绿色和黄色。 每对下方都有一个指针，其绿色中心保持静止，而红色末端顺时针旋转。
通过分析磷酸铁锂颗粒充电和放电时的 X 射线图像，研究人员表明，材料内锂离子的运动与他们之前创建的计算机模拟几乎相同。在每一对中，实际粒子位于左侧，模拟粒子位于右侧。

由研究人员提供
这种发现图像中复杂模式背后的物理原理的方法也可用于深入了解许多其他材料，不仅包括其他类型的电池，还包括生物系统，例如发育中胚胎中分裂的细胞。

“我发现这项工作最令人兴奋的是能够拍摄正在形成某种模式的系统的图像，并学习控制该模式的原理，”巴赞特说。

赵洪波博士 '21 是麻省理工学院的前研究生，现在是普林斯顿大学的博士后，是这项新研究的主要作者，该研究今天发表在《自然》杂志上。其他作者包括麻省理工学院化学工程埃德温·R·吉利兰教授理查德·布拉茨 (Richard Bratz)；William Chueh，斯坦福大