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斯坦福大學(xué)研究人員在鐵基電池材料領(lǐng)域取得新進(jìn)展。由哈里·拉馬錢德蘭、愛德華·穆和埃德爾·洛梅利三位博士生領(lǐng)導(dǎo)的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)，成功開發(fā)出一種能實(shí)現(xiàn)更高能量狀態(tài)的鐵基電池材料。這項(xiàng)研究成果已于近期在《自然·材料》期刊正式發(fā)表。

斯坦福團(tuán)隊(duì)開發(fā)新型鐵基電池材料推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展

該研究團(tuán)隊(duì)由來(lái)自美國(guó)三所大學(xué)、四個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室及日韓科研機(jī)構(gòu)的23位科學(xué)家組成。他們?cè)?018年斯坦福校友威廉·根特提出的理論基礎(chǔ)上，通過精心設(shè)計(jì)的溶液法培養(yǎng)出直徑僅300-400納米的微小晶體，使鐵基電池材料在充放電過程中能可逆地失去并重新獲得五個(gè)電子，同時(shí)保持晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。洛梅利通過光譜建模證實(shí)："這種排列非常規(guī)整的材料中的原子表現(xiàn)得像一個(gè)整體。"

這項(xiàng)關(guān)于鐵基電池材料的發(fā)現(xiàn)最直接的應(yīng)用前景在于鋰離子電池領(lǐng)域。研究人員采用鋰、鐵、銻和氧合成的正極材料，在斯坦福大學(xué)與SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合建立的電池中心進(jìn)行的初步測(cè)試中表現(xiàn)出穩(wěn)定的高電壓特性。拉馬錢德蘭表示："高壓鐵基陰極可以避免以往陰極材料中高電壓和高成本金屬之間的權(quán)衡。"

除了儲(chǔ)能領(lǐng)域，該鐵基電池材料的研究成果還可能推動(dòng)磁共振成像設(shè)備和磁懸浮技術(shù)的發(fā)展。研究團(tuán)隊(duì)通過與美國(guó)多個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室合作，利用X射線和中子束分析技術(shù)，觀察到這種納米材料在充放電過程中通過輕微彎曲適應(yīng)結(jié)構(gòu)變化，從而保持完整性的特性。目前研究團(tuán)隊(duì)正致力于尋找銻的替代材料，以推動(dòng)該鐵基電池材料走向商業(yè)化應(yīng)用。

更多信息：Hari Ramachandran 等人，《插層電極中形式的 FeIII/V 氧化還原對(duì)》，《自然·材料》 (2025)。期刊信息：《自然材料》

審核編輯 黃宇