一项新的研究已经解决了为什么使用磷酸铁锂作为电池阳极通常会导致电池性能超出预期:秘密在于其内部缺陷。

材料科学家唐明在一份新闻稿中说:“我们都知道这种材料工作得很好，但是科学家们一直在争论真正的原因。这种材料在很多方面都不太好，但有时却超出了人们的预期。”

研究人员发现，在制造磷酸铁锂的过程中，其晶格中的一些原子出现了一种称为反转缺陷的位错现象。科学家通过研究发现，这种反位缺陷可能能够解释这种材料令人钦佩的性能。这种缺陷使得正极材料能够从更大的表面积释放和收集锂离子。

在此之前，科学家假设锂离子只能单向移动，因此限制了能够释放和吸收锂离子的材料的表面尺寸。显微成像技术和计算机模型使科学家能够观察电池充电过程中离子的运动。科学家的分析表明，反位缺陷的存在给了离子一个新的运动方向。

该缺陷有效地增加了磷酸铁锂纳米棒表面的活性面积，使得锂离子在阳极和电解质之间的传输更加有效。唐称:“大多数电池阳极都是薄板形状，以增加锂离子的单向运动。我们的发现改变了我们对磷酸铁锂最佳形状设计的看法。这种缺陷的存在允许锂离子向多个方向移动，这意味着我们最大化性能的设计标准是完全不准确的。”

即使是电池研究领域的专家也不完全了解锂离子电池及其组件的电化学性能和过程。然而，随着越来越多的科学家想象和分析这些电化学过程和性能，我们将能够进一步改进它们，使锂电池的性能尽可能高效。