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(Rice University)布朗工程學院(Brown School of Engineering)的科學家們發現，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量級的性能，并為其他類型電池的類似改進指明方向。

這些缺陷被稱為反位，是當原子被放置在晶格的錯誤位置時形成的——也就是說，當鐵原子位于鋰應該占據的位置時。

反位缺陷阻礙鋰在晶格內的移動，通常被認為對電池性能有害。

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

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

“如果沒有缺陷，鋰只能進入相位邊界附近的這個小區域，”材料科學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構材料，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。”

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