一項(xiàng)最新研究已經(jīng)解答了為何使用磷酸鐵鋰材料作為電池正極通常都會(huì)讓電池性能超出預(yù)期：其中的秘密就源自于它內(nèi)部的缺陷。材料科學(xué)家Ming Tang在一篇新聞稿中稱：“我們都清楚這種材料效果非常好，但是對(duì)于其中的真正原因科學(xué)家們一直爭(zhēng)論不休。這種材料在許多方面并非如此優(yōu)秀，但是有時(shí)候又會(huì)超出人們的預(yù)期?！?/span>
研究人員發(fā)現(xiàn)，在制造磷酸鐵鋰的過程中，它晶格中的一些原子出現(xiàn)了一種名為反位缺陷的錯(cuò)位現(xiàn)象。科學(xué)家通過研究發(fā)現(xiàn)，這種反位缺陷或許能夠解答這種材料令人敬佩的性能表現(xiàn)。這種缺陷讓正極材料能夠從更大的表面區(qū)域釋放和收集鋰離子。
在此之前，科學(xué)家們假定鋰離子只能夠在單一方向上移動(dòng)，這樣就限制了能夠釋放和吸收鋰離子的材料表面大小。顯微成像技術(shù)和計(jì)算機(jī)模型讓科學(xué)家們能夠在電池充電過程中觀察到離子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)?？茖W(xué)家們分析表明，反位缺陷的存在讓離子出現(xiàn)了新的運(yùn)動(dòng)方向。
這種缺陷有效的增加了磷酸鐵鋰納米棒的表面活躍區(qū)域，讓正極和電解液之間的鋰離子傳播更加高效。Tang聲稱：“大多數(shù)電池正極都被打造成薄盤的形狀來增加鋰離子的單向運(yùn)動(dòng)。我們的發(fā)現(xiàn)改變了我們對(duì)磷酸鐵鋰最優(yōu)化形狀設(shè)計(jì)的看法。這種缺陷的存在讓鋰離子能夠多方向運(yùn)動(dòng)，這意味著我們讓性能最大化的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是完全不準(zhǔn)確的。”
即使是電池研究領(lǐng)域的專家們也并非全部了解鋰離子電池及其部件的電化學(xué)性能和過程。但是隨著更多的科學(xué)家來設(shè)想和分析這些電化學(xué)過程和性能，我們將能夠更多的對(duì)其進(jìn)行完善，讓鋰電池的性能盡可能的高效。