電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
記者10月14日獲悉，中國科學技術大學季恒星教授研究組與美國加州大學洛杉磯分校、中國科學院化學研究所等機構合作，在新型鋰電池電極材料研究方面取得重大沖破：全新設計的黑磷復合材料使鋰電池兼具高容量、快速充電且長壽命成為可能。這項成果發表在《科學》雜志上。
如今電動車愈發受到市場酷愛，但漫長的充電時間也讓人望而卻步。傳統燃油汽車僅需5分鐘即可滿油增程500公里，而目前市售最先進的電動車則需要“坐等”充電一小時才能達到同樣的增程效果。發展具有快速充電能力的大容量鋰電池一直是電動車行業的緊要目標。中國科學技術大學的這項最新研究沖破使人類距離該目標更近了一步。
論文第一作者金洪昌博士解析：“在鋰電池中，能量通過鋰離子與電極材料的化學反應進出電池，因此電極材料對鋰離子的傳導能力是決定充電速度的關鍵；另一方面，單位質量或體積的電極材料容納鋰離子的多少也是一個緊要因素。”
黑磷是白磷的同素異形體，特殊的層狀結構賦予了它很強的離子傳導能力和高理論容量，是極具潛力的滿足快充要求的電極材料。然而黑磷容易從層狀結構的邊緣開始發生結構破壞，實測性能遠低于理論預期。
為此，季恒星團隊采用“界面工程”策略將黑磷和石墨通過磷碳共價鍵連接在一起，在穩定材料結構的同時提升了黑磷石墨復合材料內部對鋰離子的傳導能力。針對電極材料在工作過程中會被電解液逐漸分析的化學物質所包裹，部分物質會妨礙鋰離子進入電極材料，就像玻璃表面的灰塵妨礙光線穿透一樣。研究團隊用輕薄的聚合物凝膠做成防塵外衣“穿”在黑磷石墨復合材料表面，使鋰離子得以順利進入。
“我們采用常規的工藝路線和技術參數將黑磷復合材料做成電極片。試驗室的測量結果聲明，電極片充電9分鐘即可恢復約80%的電量，2000次循環后仍可保持90%的容量。”論文共同第一作者、中國科學院化學研究所研究員辛森解析說，“如果能夠實現這款材料的大規模加工，找到匹配的正極材料及其他輔助材料，并針對電芯結構、熱管理和析鋰防護等進行優化設計，將有望獲得能量密度達350瓦時/千克并具備快充能力的鋰電池。”
這樣的鋰電池能夠使電動車的行駛里程接近1000公里，而特斯拉Model S滿電后的行駛里程為650公里。快速充電能力將使電動車的用戶體驗上升一個臺階。
聲明： 本站所發布文章部分圖片和內容自于互聯網，如有侵權請聯系刪除
