亮点:
2022世界杯决赛竞猜研究人员发现了克服下一代电池阴极中重复充放电循环所导致的性能下降的新途径。
电池驱动的汽车已经在交通市场上取得了显著的进展。但是这个市场仍然需要低成本的电池来为汽车提供更大的动力。同样值得期待的是低成本的电池，能够在电网上存储来自太阳能和风能技术的间歇性清洁能源，为数十万家庭提供电力。
为了满足这些需求，世界各地的研究人员都在竞2022世界杯决赛竞猜相开发超越当前锂离子材料标准的电池。一个比较有希望的候选人是钠电池．与锂相比，钠的储量更丰富，成本更低，因此尤其具有吸引力。更重要的是，当在高电压(4.5伏)下循环时，钠离子电池可以大大增加在给定重量或体积下可以存储的能量。然而，随着充放电循环，其性能急剧下降，阻碍了商业化。
2022世界杯决赛竞猜美国能源部(DOE)位于伊利诺伊州的阿贡国家实验室的研究人员发现了性能下降的关键原因:在制备阴极材料的过程中形成的原子结构缺陷的发生。这些缺陷最终导致阴极结构地震，导致电池循环过程中灾难性的性能下降。有了这方面的知识，电池开发人员现在可以调整合成条件，制造出性能优越得多的钠离子阴极。
这一发现的关键在于该团队对阿贡纳米材料中心(CNM)和先进光子源(APS)的世界级科学能力的依赖，这两个中心都是美国能源部科学办公室的用户设施。
阿贡化学科学与工程部门的助理化学家徐桂良说:“这些能力使我们能够在合成过程中实时跟踪正极材料原子结构的变化。”
在阴极合成过程中，材料制造商在空气中缓慢加热阴极混合物到很高的温度，保持一定的时间，然后迅速降低温度到室温。
“眼见为实，”CNM的纳米科学家刘宇子说。“有了阿贡的世界级科学设施，我们不需要猜测合成过程中发生了什么。”为此，研究小组使用了CNM中的透射电子显微镜和APS中的同步x射线束(在11-ID-C和20-BM的光束线)。
他们的数据显示，当材料合成过程中温度迅速下降时，阴极粒子表面变得不那么光滑，并显示出大面积的应变。数据还表明，在阴极循环过程中，这些区域发生推挽效应，导致阴极粒子开裂和性能下降。
经过进一步研究，该团队发现，当循环阴极在高温(130华氏度)或快速充电(1小时而不是10小时)时，这种降解加剧。
阿贡杰出研究员Khalil Amine指出:“我们的见解对大规模生产改良的钠离子阴极极为重要。”“因为涉及的材料量很大，比如1000公斤，温度会有很大的变化，除非采取适当的步骤，否则将导致许多缺陷形成。”
团队成员早期的研2022世界杯决赛竞猜究已经使阳极得到了极大的改善。“现在，我们应该能够将改进后的阴极与阳极相匹配，从而实现20% - 40%的性能提升，”徐志强说。“同样重要的是，这种电池可以在高压下长期循环，保持这种性能。”
这种影响可能会导致更实惠的电动汽车有更长的行驶里程和更低的成本能量储存在电网上。
该团队在《自然通讯》杂志上发表了他们的研究，题为“2022世界杯决赛竞猜层状氧化钠阴极的原生晶格应变诱发结构地震”。除徐、刘、阿明外，作者还包括刘翔、周信伟、赵晨、黄仁辉、阿明达利、杨真真、任杨、孙成军和陈宗海。Zhou和Liu在CNM进行分析，Ren和Sun在APS进行分析。
这项研究得2022世界杯决赛竞猜到了美国能源部车辆技术办公室的支持。
