利用中子深入研究电池效率

欧洲足球赛事 注：在探究电池在首次充电周期中的原子流体界面反应、结构和运输中心项目的调查中，Robert Sacci和他的同事们用散裂中子源的振动谱仪获得化学信息。

从电动汽车到可穿戴设备，可充电电池的应用范围很广，但是目前仍有一些问题限制了其向更时尚、更持久和更高效的方向发展。当带电的原子（通常称做离子）通过能促进分子混合的电解质，在电路中从正极（阳极）移动到负极（阴极），电池中就产生了电流。

在美国能源部橡树岭国家实验室的科学家们正在研究提高可再充电锂电池寿命的技术。锂是一种能紧紧包裹石墨阳极材料的小原子。有价值的锂离子在给电池提供电荷的过程中慢慢减少，同时也在初始充电的过程中在电池阳极形成薄涂层而被消耗。ORNL的研究人员使用了两个世界上最强大的中子科学设施来试着理解这一现象背后的动力学。

由发表在Journal of Physical Chemistry C上的论文可知，ORNL的研究人员研究自然生长的薄膜，这种薄膜被称为固体电解质界面（SEI）。这种纳米涂层能够保护新电池并且使电池稳定，但是成本较高。由氢气，碳，锂和氧气分子混合物组成的电解质强制分解来形成这种薄膜。

Robert Sacci是这篇文章的第一作者同时也是材料科学和技术部门的科学家，他指出“研究的重点是要增加电池中的锂的数量，当开发一种电池的时候需要放入过量的锂，因为它在形成这种薄膜的时候被消耗或用尽。”

Sacci和他的同事使用被称为中子的亚原子束来深入研究在首次充电周期中电池原子的反应。中子在研究过程中是必不可少的，因为它们可以很容易的进入三维结构并且中子对氢气（电解质的重要组成部分）浓度的变化较为敏感。

ORNL研究人员把带有中子的阳极样品作为研究目标，这些中子来自散裂中子源，它是世界上最强烈的脉冲光束和高磁通量同位素反应堆，而且最高的连续梁研究反应堆在美国。在中子束穿透材料后他们跟踪中子的散射路径，创造出一个样品分子不断更新的动力学图谱。

材料人编辑部： 素材：顾玥 翻译：张克云 审核：赵丹

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