麻省理工學(xué)院（MIT）的研究人員與橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Oak Ridge National Laboratory，ORNL）、日本東京工業(yè)大學(xué)（Tokyo Institute of Technology）的同行們采用全新方法——晶格動(dòng)力學(xué)（lattice dynamics），旨在改變離子遷移率（ion mobility）及穩(wěn)定性。

為此，尋找一種新的固態(tài)離子導(dǎo)體就變得十分關(guān)鍵了，該材料務(wù)必?fù)碛幸韵聝煞N特性：較高的離子遷移率及穩(wěn)定性。此外，該材料的離子遷移率需能媲美液體，還需要達(dá)到固體的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

關(guān)鍵在于這類(lèi)固體材料晶體結(jié)構(gòu)的晶格屬性，該結(jié)構(gòu)關(guān)乎熱波及聲波——聲子（phonons）等振動(dòng)如何穿透材料。研究人員正關(guān)注這類(lèi)新結(jié)構(gòu)，旨在證明其能精準(zhǔn)預(yù)計(jì)材料的實(shí)際屬性。

若能獲知給定材料的振動(dòng)頻率，就能預(yù)判新材料的化學(xué)屬性或解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果。研究人員發(fā)現(xiàn)，采用建模測(cè)定晶格屬性后，并確定晶格屬性與鋰離子導(dǎo)體材料傳導(dǎo)性間的關(guān)聯(lián)性。

值得一提的是，可通過(guò)調(diào)整晶格結(jié)構(gòu)來(lái)精密調(diào)整鋰金屬本身的振動(dòng)頻率（vibrational frequency）。若采用化學(xué)替代物或滲染劑（dopants）可細(xì)微調(diào)節(jié)原子的結(jié)構(gòu)布置。

這一新理念為研發(fā)新款高性能材料提供了新思路和新方法，該類(lèi)材料或?qū)⒋蠓嵘姵厝萘?，還能提升電池的安全性。

目前，該方法已被用于尋找某些具有前景的備選材料，該技術(shù)或?qū)⒈挥糜诜治霾牧蠈傩?，并將其用于固體氧化物燃料電池、膜基脫鹽系統(tǒng)（membrane based desalination systems）或產(chǎn)氧過(guò)程（electrochemical processes）等其它電化學(xué)過(guò)程。

該項(xiàng)研究獲得了寶馬、美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（National Science Foundation）及美國(guó)能源部的支持。（本文圖片選自greencarcongress.com）