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目前，制约电动汽车普及的一个关键因素是“充电时间”。根据充电方式和剩余电量，电动汽车可能需要几个小时或一整夜才能充满电。这就迫使司机要么不长途旅行，要么需要在长途旅行中及时找到公共充电站并等待很长时间。

为什么电池充满电需要这么长时间？主要原因是电池设备及其充电器的设计使得锂电池只能以缓慢的受控速率充电。这是一个安全功能，有助于防止起火甚至爆炸，因为锂电池内部会出现微小而坚硬的枝晶结构，在快速充电时会造成电池内部短路。

为了解决对更实用的锂离子电池的需求，加州大学圣地亚哥分校的研究人员与橡树岭国家实验室(ORNL)的科学家合作，对一种新材料进行中子散射实验，这种新材料可用于制造更安全、更快速的可充电电池。

研究人员制作了锂钒氧化物(Li3V2O5)的样品，这是一种类似于普通盐的“无序岩盐”，但其原子排列在一定程度上是随机的。将样品置于强大的中子束中，施加电压后可以观察材料中离子的活动。该研究成果近日发表在知名科学杂志《自然》上。

该研究论文的第一作者刘说:“锂离子电池最常用的两种阳极材料是石墨，它可以提供高能量密度，但在某些情况下会引起火灾，以及钛酸锂，它可以快速充电，不太可能引起火灾，但储能容量较低。”

“我们开发的无序岩盐材料结合了两个追求特性——更安全、充电更快、能量密度更高。”他补充道。

据称，这种材料在许多电池应用中表现出理想的性能，如电动汽车和其他电动工具，如储能和放电速度。

在测试中，岩盐阳极材料可以在短短20秒内提供超过40%的能量容量。快速充电和放电是可能的，因为岩盐材料可以在其晶体结构的空孔中循环两个锂离子。

“ORNL使用的中子衍射技术使我们能够了解当我们对材料施加电压时离子的行为，”刘说。“中子可以很容易地跟踪岩盐阳极中的锂离子和氧原子，使用ORNL散裂中子源(SNS)的VULCAN仪器提供了我们需要的高中子通量和分辨率。”

VULCAN是为工程材料的变形、相变、残余应力、织构和微结构的中子研究而设计的。装载架、炉子、电池循环器和其他用于现场测试、稳态或时间分辨测量的辅助设备都与仪器集成在一起。

“VULCAN是研究工程材料的世界顶级中子散射仪器，”ORNL中子散射科学家柯安说。“其开放式设计允许测试大型样品，甚至正常运行的机械设备，如运行中的内燃机，并观察其内部特征。该仪器为电池材料合成过程中的储能研究及其在工作电池中的行为提供了重要的科学信息。”

研究人员表示，岩盐阳极可以循环1万次以上，容量衰减可以忽略不计。这种持久性对于消费者应用程序非常重要。加州大学圣地亚哥分校保留数据和实验过程中产生的任何知识产权的权利。

为了将他们的发现商业化，该大学随后与其研究人员合作成立了一家名为Tyfast的公司，计划首先瞄准电动公交车和电动工具的市场。

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