清潔高效的儲能技術(shù)關(guān)于建立可再生能源基礎(chǔ)設(shè)施至關(guān)重要。鋰電池已在個人電子設(shè)備中占據(jù)主導(dǎo)地位，并且有望普遍應(yīng)用于可靠的電網(wǎng)級存儲和電動汽車，但鋰電池仍要進一步開發(fā)以提高充電率和使用壽命。

：劍橋大學(xué)

為助力開發(fā)充電更快續(xù)航更持久的電池，科學(xué)家們要能夠了解電池運行的內(nèi)部過程，以確定電池性能的局限性。目前，可視化活性電池材料要復(fù)雜的同步加速器X射線或電子顯微鏡技術(shù)，但這些技術(shù)較為復(fù)雜、成本較高，而且通常無法快速成像以捕捉快速充電電極材料中發(fā)生的快速變化。因此，單個活性粒子的長度尺度和在商業(yè)相關(guān)的快速充電速率上的離子動力學(xué)在很大程度上仍未被發(fā)現(xiàn)。

據(jù)外媒報道，劍橋大學(xué)研究人員開發(fā)出基于實驗室的低成本光學(xué)顯微鏡技術(shù)，用于研究鋰電池，克服了上述難題。研究人員檢查了當(dāng)前充電速度最快的陽極材料之一Nb14W3O44的單個顆粒?？梢姽馔ㄟ^一個小玻璃窗發(fā)送到電池中，使研究人員能夠在現(xiàn)實的非平衡條件下實時觀察活性粒子內(nèi)的動態(tài)過程，從而揭示了通過單個活性顆粒的前狀鋰濃度梯度，進而導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)變（部分顆粒破裂）。

：劍橋大學(xué)

顆粒破裂是電池的問題之一，因為它會導(dǎo)致碎片的電氣斷開，從而降低電池的存儲容量。相關(guān)論文合著者、劍橋大學(xué)卡文迪什實驗室（CavendishLaboratory）ChristophSchnedermann博士表示：這種自發(fā)事件對電池出現(xiàn)嚴(yán)重影響，而此前一直無法進行實時觀察。

該技術(shù)具有多種優(yōu)勢，包括快速數(shù)據(jù)采集、單粒子分辨率和高通量能力，因此未來或可助力進一步探索電池失效時的內(nèi)部情況以及如何預(yù)防。該技術(shù)可用于研究幾乎所有類型的電池材料，使其成為下一代電池開發(fā)中的重要部分。