鋰離子電池是目前***為廣泛利用的***種二次電池，其具有能量密度大、自放電率低、電勢差高、循環(huán)壽命長等優(yōu)點。鋰離子電池已在許多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用,如手機、電動汽車、衛(wèi)星、飛船、水下機器人等。但是，鋰電子電池并非沒有缺點，其在功率密度、充電速度、使用壽命等方面還有改進的空間。
 
要想改善其性能，***先必須借助設(shè)備了解鋰電池的內(nèi)部工作機制。然而，目前只有使用昂貴、復(fù)雜的設(shè)備，才能達到這***目的，比如動用電子顯微鏡、或者極其強大的同步加速X 射線機(其強度是典型 X 射線機的數(shù)十萬倍)。也就是說，想要研究鋰電池在現(xiàn)實條件下真實發(fā)生的內(nèi)部過程，是***件較為困難的事情。
 
針對這***問題，來自劍橋大學(xué)的科學(xué)***們利用干涉散射顯微鏡的成像技術(shù)，開發(fā)出了***款新型顯微鏡。該顯微鏡不僅可以觀察電池在數(shù)小時內(nèi)的充放電情況，還可以迅速地捕捉電池內(nèi)部發(fā)生的過程。
 
該工具通過分析光束與散射光的相互作用，可以對微小物體進行同步測量和成像?；诖?，研究團隊得以實時對鈷酸鋰電極內(nèi)的單個粒子進行成像，并且揭示了***些有趣的行為。比如在充放電過程中，鋰離子在進出時發(fā)生相變的顆粒邊界(這點與設(shè)備的充電率有很大關(guān)系)。
 
此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)鋰離子電池有不同的速度限制，且這取決于它是在充電還是放電。比如在充電過程中，其速率取決于鋰離子通過活性材料顆粒的速度；而在放電時，它又取決于例子在邊緣進入的速度。通過觀察這些機制，并對相關(guān)過程進行操縱，顯著提升了電池的性能。
 
總的來說，這套新穎且低成本的顯微技術(shù)，揭開了鋰離子的微觀工作。未來，希望該研究成果能助力智能機電動汽車和動力電池的研發(fā)。目前，相關(guān)論文《電池中單粒離子動力學(xué)的可操作光學(xué)追蹤》，已發(fā)表在《自然》雜志上。

注：文章來源于儀表網(wǎng)