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研究人员开发新理论解释锂离子电池能效低的原因\o"锂离子电池"#锂离子电池\o"能效"#能效斯科尔科沃理工学院（Skoltech）科学家通过实验证明，长期以来对锂离子电池能效低的解释不成立。研究人员表示，这一现象涉及到正极中氧和过渡金属原子之间缓慢的电子转移，而不是原子本身进行迁移。目前电动汽车和装置中使用的锂离子电池的容量，接近带富锂氧化物正极的同类产品所能提供容量的一半。而富锂氧化物正极存在效率低下的技术问题，充电时耗费的电力要远超过电池最终提供的电力。随着时间的推移，尤其是在高耗能应用中，电力损耗逐渐累加，使这类电池难以投入商用。为了挖掘带富锂氧化物正极的电池的潜力，研究人员必须了解导致其效率低下的潜在机制，准确找出损失能量的去向。以前对这一现象的解释，技术上称为电压滞后。最近的研究提供实验性证据，对以前的内容加以否定，并提出新的理论解释。电压滞后的理论大致概括：当锂离子电池充电时，锂离子在两个电极之间移动。在向负极移动时，它们会在正极上留下空位；而在另一半的循环过程中，锂离子返回时伴随着能量消耗，例如为手机充电期间，正极中的一些过渡金属原子可能暂时侵入空位，然后再撤回，这一过程耗费了宝贵的能量。为了验证这一解释，研究人员在Skoltech高级成像核心设施（Skoltech’sAdvancedImagingCoreFacility），在电池充放电循环的不同阶段，使用透射电子显微镜来监测富锂电池正极的原子结构。该正极由化学式为Li1.17Ti0.33Fe0.5O2的材料制成。然而，未发现铁或钛原子迁移到锂空位的明显迹象，这表明其他一些过程正在吸收能量。图片来源：skoltech这一发现激发研究团队从其他地方寻找电压滞后的起因。引起这种现象的不是阳离子的可逆迁移，而是氧原子和过渡金属原子之间可逆的电子转移。当电池充电时，铁中的一些电子被氧原子劫持，后来又返回。这种可逆转移过程消耗了一些能量。从电子转移的角度理解电压滞后，可能对缓解这种不受欢迎的效应产生直接影响，从而使下一代锂离子电池的能量密度达到创纪录水平，为电动汽车和便携式电子产品供电。为了实现下一步的目标，化学家们可以在元素周

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