“測(cè)得的滯后電壓如此之低，這出乎我們的意料。事實(shí)上，這已經(jīng)是在金屬氟化物中所發(fā)現(xiàn)的最低電壓了，這說明這種材料制得的陰極完全可能具備非常高的能量效率，”王馮說?！皬V義上

　　“這項(xiàng)的成果的意義不僅僅在于對(duì)鋰離子電池研發(fā)的推動(dòng)，更在于它創(chuàng)造性地將in situ X射線成像技術(shù)應(yīng)用在了研究前沿材料的化學(xué)反應(yīng)上，”布魯克黑文可持續(xù)能源技術(shù)部的主任，J. Patrick Looney如是說?！袄胕n-operando和in-situ技術(shù)來設(shè)計(jì)和研發(fā)新材料是我們布魯克黑文實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)遠(yuǎn)的目標(biāo)，美國(guó)能源部對(duì)此非常地重視?！?/p>

　　與這項(xiàng)工作相關(guān)的專利在今年一月份的時(shí)候已經(jīng)申報(bào)成功，專利名為：“鋰離子充電電池的高能量電極”。這項(xiàng)專利將這種金屬氟化物材料定位為一種低成本的鋰離子電池電極材料，并具有潛在的市場(chǎng)應(yīng)用前景。正如論文中已經(jīng)提到過的，專利的申請(qǐng)材料中也詳細(xì)描述了材料的制備和測(cè)試過程。不過申請(qǐng)材料中還包括了這種材料合成方法的細(xì)節(jié)，和將其應(yīng)用于電池陰極的步驟。

　　布魯克海文商業(yè)化與戰(zhàn)略合作辦公室的主任，Connie Cleary說：“利用同步回旋加速器能夠測(cè)試新電池的反應(yīng)歷程，這是一件非常激動(dòng)人心的事情，同時(shí)，這也加快了我們尋找高能量密度的電池材料的步伐，我們終有一天能夠研制出壽命更長(zhǎng)、效率更高和更加耐用的電池的，這項(xiàng)研究的目的正在于此，并且可能已經(jīng)找到了能提高可充電池穩(wěn)定性的方法?！?/p>

　　陰極性能的測(cè)試方法

　　樣品被制成電極，在電池的充放電過程中測(cè)試它們的電化學(xué)性能。測(cè)試結(jié)果表明，體系的電化學(xué)性能由發(fā)生在鐵銅電極上的氧化還原反應(yīng)決定。

　　具體來說，該復(fù)合電極沒有表現(xiàn)出純FeF2電極在反應(yīng)過程出現(xiàn)的電壓驟降，這說明樣品中轉(zhuǎn)化反應(yīng)發(fā)生所需的能量降低了。而還原過程的測(cè)試數(shù)據(jù)表明銅原子的峰一個(gè)又一個(gè)周期的重復(fù)出現(xiàn)，這說明反應(yīng)具有相當(dāng)?shù)目赡娉潭龋僀uF2電極有所區(qū)別

　　他們還利用NSLS 的in-operando X射線光譜吸收技術(shù)深入研究還原反應(yīng)歷程，以及對(duì)其之前測(cè)試數(shù)據(jù)的驗(yàn)證。X射線束在電池充放電的時(shí)候穿過樣品，這時(shí)會(huì)有一部分X射線被吸收，吸收譜圖會(huì)讓科學(xué)家“看見”電池中發(fā)生了什么。這項(xiàng)技術(shù)具有元素特異性，意味著它只會(huì)返回一種元素的信息，比如銅。

　　X射線數(shù)據(jù)顯示，在放電過程中，也就是鋰離子進(jìn)入陰極的過程中，銅先發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)，接著鐵在更低的電壓下發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)。銅-鐵和鐵-氟化物之間的鍵斷開，和鋰離子結(jié)合，與此同時(shí)，銅和鐵自由原子間會(huì)形成金屬鍵。在充電過程中，銅-鐵鍵會(huì)重新形成，這可以從X射線譜圖的強(qiáng)峰中看出來，幾乎和具有很好可逆程度的傳統(tǒng)材料具有一樣的峰形，峰的位置也基本一樣。