高速移動鋰離子　顛覆鋰電池使用概念

編譯／高晟鈞

無論是手機、電動車、甚至是家庭能源儲存系統，鋰電池都扮演著關鍵的角色，為我們提供持久、可靠的電力供應。

鋰電池以其高能量密度、無記憶效應和低自放電率等優點，被廣泛應用於電腦、數位相機、手錶、智慧型手機等設備中。甚至現在的交通工具也逐漸由傳統的燃油車轉向電動車，而鋰電池在這個轉型中扮演了重要的角色。鋰電池已經成為我們生活中不可或缺的一部分，為我們帶來了許多便利。

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自20世紀40年代以來，科學家們一直在探索使用一種名為鈮氧化物的物質，來製造更高效的電池。這種獨特的材料可以加速鋰離子的移動，大大提升電池的充電速度。

近期，來自賓夕法尼亞大學的Andrew Rappe博士與其研究團隊，成功找到了一種在鋰電池中不破壞晶體結構的情況下，高速移動鋰離子的方法。這種巨大的轉變將有望實現一系列潛在的應用，從高速電池充電到節能計算等等。

Rappe教授將鈮氧化物比做類似多層停車場的結構，鋰離子就是停車場中的車輛，鈮氧化物會形成快速通道，允許汽車在各層之間進行快速的垂直通行。

Rappe教授還發現，隨著鋰離子濃度產生變化，材料結構也出現了許多以前未知的變化。這些變化改變了材料電子特性，使其從絕緣體轉變為金屬，材料的電阻率降低了1000億倍。

另外，研究團隊也開發了一種量子力學計算方式，用於研究多體系統的電子結構，特別是原子、分子和凝聚態。通過這種方法，團隊可以計算和預測不同條件下的材料行為與特性。另一方面，它也能幫助研究人員操縱鋰離子濃度，與其在晶體結構內的排列，藉此有效控制鈮氧化物薄膜的電子特性。
資料來源:TechXplore

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