据Mining.com网站报道，美国研究人员制作了一种具有新的晶体结构的五氧化二铌材料，这种高性能材料可用于电池电极。

在发表于《自然-材料》（Nature Materials）期刊的论文中，科学家解释称，这种材料在提供良好储存能力的同时，能够加速锂离子电池充电。

研究团队指出，在充电过程中，锂离子从正极移往通常由石墨构成的负极。在充电速度加快的情况，锂金属就会在石墨表面堆积。这种效应被称为“析晶”（plating），将会降低电池性能，并导致电池短路、过热和着火。

然而，五氧化二铌却不太容易析晶，有可能比石墨更安全和耐用。另外，其原子能够以更多不同的稳定方式排列，不需要太多能量来重新配置。

在此项研究中，科学家制造了一种纽扣电池，或一种小型圆形电池设备，其电极材料采用了五氧化二铌。五氧化二铌为隐晶质结构，换句话说，就是原子排列无序。当电池多次充放电时，无序结构就变成了有序结构，即晶体。这种特殊结构在以前的科学文献中未见报道。

与无序排列相比，晶体结构使得充电期间锂离子向阳极运移更容易、更快。

这一发现表明该材料有望实现快速充电，其他测试还表明它可以存储大量电荷。

由于充放电循环过程中的变化复杂，因此还需要几个互补的测试工具来全面了解。

来自阿贡纳米材料中心的科学家，也是该文的合著者之一的刘玉资（音译，Yuzi Liu）运用一种被称为透射电子显微镜的技术来对从隐晶质到晶体的结构变化进行验证。这种技术通过材料样品发送高能电子束，基于电子与样品的相互作用创建数字图像，显示了原子的排列方式。

刘玉资认为，“由于电子束聚焦样品的很小一片区域，这项技术提供了这片特殊区域的详细信息”。

这位科学家和同伴还运用同步加速器X射线衍射来验证结构变化。此项技术涉及用高能X射线束来撞击样品，这些X射线束被材料中原子的电子散射。

在刘玉资看来，X射线衍射在提供整个材料样品的总体结构变化的信息方面很有效。这也有助于研究电池电极材料，因为它们的结构往往因区域而异。

所以，利用X射线束从不同角度撞击阳极材料，可以确认它沿表面和内部是均匀结晶的。

完成此项操作后，该团队使用一种称为X射线光电子能谱的工具来评估阳极材料。他们将X射线束射入阳极，以一定的能量从阳极中激发出电子。

该技术表明，当电池充电时，铌原子会获得多个电子。这表明阳极具有高存储容量。

“使用传统合成方法，比如使材料受热和加压，很难制造出高性能的五氧化二铌晶体”，媒体声明称。

“本研究成功地采用了非传统合成方法，即对电池进行充放电，可用于制造其他创新性电池材料。它甚至可能支持在其他领域制造新型材料，比如半导体和催化剂”。