北卡罗来纳州立大学的一项新研究表明，锂离子电池材料中激光诱导的缺陷可以提高电池的性能。这项工作是与美国能源部橡树岭国家实验室的电池测试研究人员合作完成的。他们表明，来自商用高功率激光器的极短脉冲可以在锂离子电池材料中造成微小的缺陷，这些缺陷可以提高电池性能。
相关研究论文已发表在《Carbon》杂志上。
这项技术被称为纳秒脉冲激光退火，仅持续100纳秒，由现代眼科手术中使用的相同类型的激光产生。研究人员在石墨上测试了这项技术，石墨是一种广泛用于锂离子电池正极的材料。他们以10个脉冲和80个脉冲的批次测试了这项技术，并比较了电流容量的差异；功率是用电压乘以电流来计算的。
北卡罗来纳州约翰·C·范家族杰出材料科学主席Jay Narayan是一篇描述这项工作的论文的通讯作者，他指出，这项研究显示了一些有趣的结果。Narayan在40多年的工作中开创了使用激光制造和操纵半导体缺陷的先河。
Narayan解释说：“材料缺陷可能是一个麻烦，但如果你正确地设计它们，你可以使它们成为一个优势。可以说，这项技术为锂离子打开了一扇门，因此它提高了电流容量。石墨阳极由表面的台阶和凹槽组成——创造更多的台阶就像创造更多的锂离子进出的门，这是有益的。该技术还产生了称为空位的缺陷，即缺少原子，这有助于为锂离子提供更多的位置，这与当前的容量有关。”
当使用最优脉冲数时，电流容量增加了20%，最优脉冲数接近10个脉冲而不是80个脉冲。
Narayan和他在德克萨斯大学奥斯汀分校的同事最近发表了另一篇论文，在阴极材料上使用了同样的激光技术。该研究发表在《ACS Applied Materials and Interfaces》杂志上，显示了激光处理增强阴极材料。
Narayan说：“下一步，我们将努力消除使用更昂贵材料的需求，例如电池阴极中的钴，以制造更高功率和更持久的电池。”
