作者安娜·玛丽·托姆奇克，阿尔贡国家实验室 桨轮效应
超过一定温度，SO？？负离子开始旋转，同时靠近李？阳离子变得高度流动
琳达·纳扎尔的研究表明，在某些固体电解质中，改变化学成分能够使阴离子旋转，并在室温以下产生桨轮效应
学分:阿尔贡国家实验室 智能手机、笔记本电脑、汽车和电网对电池储电的需求日益增长
固态电池是最有前途的下一代技术之一，因为它们具有更高的安全性和更长的使用寿命
储能研究联合中心(JCESR)在固态电池作为当今锂离子电池的继承者方面取得了重大进展
固态电池的一个主要挑战是增加锂离子在固态电解质中的扩散率，这通常比现在用于锂离子电池的液态有机电解质慢
JCESR的琳达·纳扎尔(Linda Nazar)是滑铁卢大学的主要教授，她的博士后研究助理张志真在6月3日的材料科学月刊《物质》上发表了他们关于利用桨轮效应(即原子的协调运动)增强固态电池中锂离子的迁移率的研究，论文题为:“通过开启快速离子导体中的阴离子旋转，在室温下实现超离子电导率目标”
JCESR是一个由美国领导的能源创新中心
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能源部阿尔贡国家实验室
滑铁卢大学是JCESR的18个合作伙伴之一
纳扎尔说，固态电池使用固体电解质代替通常的液体有机电解质，已经成为当今锂离子电池的一种有前途的替代品
纳扎尔说:“它们提供了更安全、更持久的电池的潜力，可以提供更高的能量密度，这对各种电化学能量存储应用非常重要，如车辆、机器人、无人机等。”
“作为固态电池中最重要的成分，固体电解质在很大程度上决定了其安全性和循环稳定性
" 一种被称为热失控反应的不想要的化学反应导致了火灾和爆炸，包括今天的锂离子电池，这些电池持续燃烧直到耗尽燃料
由于这些危险，JCESR试图用固体电解质代替内部液体有机电解质
很少有固态电解质的离子电导率像液态有机电解质那样高，它们受到了最大的关注
日本电子自旋共振研究中心正在探索一种有希望的现象，这种现象极大地加速了离子扩散:通常静止的负离子的旋转运动(即
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阴离子),这有助于驱动Li+正离子(I
e
，阳离子)
纳扎尔说:“事实证明，构成固体框架的阴离子‘积木’不是刚性的，而是经历旋转运动的。”
“我们的研究阐述了这一原理，表明固体框架中的阴离子动力学增强了Li+阳离子的转运
即使在室温下，也可以通过调整框架来“开启”阴离子动力学，并且阴离子动力学通过桨轮效应与阳离子扩散强耦合
这有点类似于通过多人旋转门运送人员
" 虽然新型固体电解质仍处于开发阶段，但进展令人鼓舞
据JCESR董事乔治·克拉布特里称，这一突破将改变游戏规则，大大提高锂离子电池的安全性和部署
“如果你能找到一种固态电解质，能使锂离子快速运动，它将是液态有机电解质的替代物，并能立即消除电池的热失控反应，而热失控反应是当今锂离子电池着火的主要原因
”克拉布特里说
“就其安全优势而言，它在手机、笔记本电脑、录像机、汽车和电网方面将会有巨大的市场
" JCESR对固态电池有着共同的学术热情
密歇根大学和麻省理工学院的其他合作者也在探索固体电解质和桨距效应
克拉布特里说，固态电池是最有前途和最受欢迎的工业进步之一
“JCESR希望了解电池行为的原子和分子水平的起源
克拉布特里说:“有了这些知识，我们可以从下往上，一个原子一个原子，一个分子一个分子地构建电池，其中每个原子和分子都在产生目标电池行为中发挥着规定的作用。”
“桨距效应就是一个例子
这篇论文处于固体电解质行为的前沿，我们想把这些知识转移到商业领域
"
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