弗吉尼亞聯邦大學的研究人員正在努力提高鋰離子電池的導電性和安全性，這些鋰離子電池用於為世界各地的許多電子設備供電，包括筆記本電腦，iPod，衛星，人造心臟和手機。
Purg Jena博士說，鋰離子電池由於液態電解質的不穩定性，有助於從一個電池電極到另一個電池電極的充電是科學家可以預防的一個危險。人文與科學。儘管存在這種不穩定性，但由於鋰離子電池的導電性優於更穩定的固態電解質，所以液態電解質是常見的。
物理系博士後Jena和同事紅芳的理論研究表明，固態電解質的設計不僅可以與液體電極一樣導電，而且非常穩定。他們的研究結果發表在本月的“國家科學院院刊”上，可能導致更安全，更強大的鋰離子電池。
“理論上，你可以把你的蛋糕，也可以吃它，當談到穩定性和導電性，”耶拿說。
作為電池中心的電解質是由正離子和負離子組成的鹽。正離子是具有比電子更多的質子的原子，而負離子與質子相反地具有更多的電子。
在鋰離子電池中，正極鋰離子通過電解質在電極之間流動。鋰離子可以自由地流過液態電解質，但在固態電解質中移動較少，這對電導率有不利影響。
為了提高固態電解質的電導率，研究人員提出了一種除去單一負離子的計算模型。負簇離子 - 具有比質子更多的電子的原子團 - 代替不存在的離子。
科學家們對其他研究人員以前測試的特定固態電解質進行了概念化。原來屬於稱為抗鈣鎂鐵礦的晶體族的電解質包含由三個鋰原子和一個氧原子構成的正離子。正離子與負離子的單個氯原子連接。
在計算模型中，氯原子由一個硼原子和連接到現有正離子的四個氟原子產生的負簇離子代替。
確定負簇離子的其他組合可能增強電導率。
“用簇離子替代氯離子會改善電導率，因為這些離子較大，並允許鋰離子快速移動，就好像它們在液體中一樣。”Fang說。
Jena和Fang現在正在尋找合作者來測試他們在最終鋰離子電池應用的實驗室環境中的計算模型。
