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新电极材料“帮助”锂离子电池“快速充电”

作者:admin    来源:未知    发布时间:2021-01-15 10:32    浏览量:
  充电9分钟后,可恢复约80%的电量,2000次循环后仍可维持90%的容量.中国科学技术大学季恒兴教授及其合作者新设计的新型锂离子电池电极材料——黑磷复合材料,使高容量、快充能力、长寿命的锂离子电池成为可能。该成果于10月9日发表在《科学》上。

  随着环保意识深入人心,电动汽车越来越受到市场青睐,但充电时间长却令人望而却步。电极材料是决定电池性能的关键因素之一。“我们希望找到一种既能在综合性能指标方面给出行业预期,又能适应工业电池生产工艺的电极材料。”季恒兴说。论文第一作者、吉恒星团队成员金宏昌介绍,能量通过锂离子与电极材料的化学反应进出电池,因此电极材料对锂离子的导电率是决定充电速度的关键;每单位质量或体积的电极材料中包含的锂离子量也是一个重要因素。

  黑磷是白磷的同素异形体。其特殊的层状结构赋予其很强的离子导电性和很高的理论容量。是一种很有潜力满足快速充电要求的电极材料。而黑磷从层状结构边缘容易发生结构性破坏,实测性能远低于理论预期。季恒星的团队采用“界面工程”的策略,通过磷碳共价键将黑磷和石墨连接起来,稳定了结构,提高了材料内部的锂离子传导能力。研究小组还用薄薄的聚合物凝胶做了一层防尘涂层,放在复合材料表面,让锂离子顺利进入。

  "我们采用常规工艺路线和技术参数将黑磷复合材料制成电极片."该论文的第一作者、中国科学院化学研究所研究员辛森表示,如果能够实现这种材料的大规模生产,找到匹配的阴极材料和其他辅助材料,并优化电池结构、热管理和析锂保护,有望获得能量密度为每千克350瓦时、快速充电能力的锂离子电池。

  研究人员表示,他们将在现有新技术的基础上,继续探索基础研究和规模准备,努力使研究结果更接近电池行业的实际需求。

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