鋰電池技術有了新沖破

鋰電池在幾分鐘內充電70%的新沖破

鋰電池是人們非常熟悉的電子產品，今朝廣泛使用于手機、筆記本電腦和電動車等產品中。但鋰電池也有充電時間長、壽命短的名聲。最近，新加坡南洋理工大學(nanyangtechnologicaluniversity)的一個團隊發明了一種新型快速充電電池。這種電池可以在兩分鐘內洋溢70%的電量，并且可以使用20年，是當時電池使用時間的10倍。

鋰電池緊要由正極信息(如鋰鈷氧)、電解質和負極信息(如石墨)組成。充電時，鋰離子從陽極鋰鈷氧晶格中析出，通過電解液嵌入片狀石墨中。鋰離子在放電過程中從片狀石墨晶格中逸出，經過電解液后嵌入到鋰鈷氧中。在充放電過程中，鋰離子在正極和負極之間來回運輸，因此鋰電池也被稱為搖椅電池。近年來，科學家們一直在開發新的鋰電池，尤其是高容量的鋰硫電池、鋰氧電池和納米硅電池，但由于其組成雜亂、成本高、使用壽命短等原由，很多效果并沒有得到推廣。

傳統的鋰電池不能快速充電，緊要是由于石墨電極的安全特性。當電池工作時，在電極表面形成固體電解質膜，阻擋了鋰離子的腳步，降低了鋰離子的運輸速度。這種新型鋰電池的不同尋常之處在于，它使用超長的二氧化鈦納米管凝膠代替傳統的石墨材料作為陰極。這種新材料不形成電解質膜，而且鋰離子可以快速嵌入，實現快速充電。由于一維二氧化鈦納米凝膠的特殊結構，新電池在使用壽命方面取得了沖破，其循環次數達到了數萬次。假定一天的費用，可以使用20多年。而且，本研究采用的二氧化鈦(俗稱鈦白粉)材料成本低，易于出產，電池重復性好，可靠性高，并可與現有技術無縫對接，其工業使用前景十分廣闊。

鋰電池在20世紀70年代被引入，索尼在1991年公布了第一款商用鋰電池，重新發明了消費電子產品。鋰電池雖然得到了廣泛的使用，但其電池壽命和使用壽命并沒有得到有效的沖破，這也制約了電動車等行業的快速發展。這一新沖破可能對許多范疇出現廣泛影響。在移動設備中，新的電池可以戒備一些電子設備的強制屏蔽。電動車范疇也將大大受益,不僅因為可以縮短充電時間從幾小時到幾分鐘,還因為用戶不要常常改變昂貴的電池包(成本約為10000美元),這為進一步推廣電動車帶來了益處。

然而，當時鋰電池的發展面對著瓶頸:倘若要提高容量，就非得犧牲充電速度和循環壽命，很難保持較高的容量。在將來,更換電池,一方面,要推進安全功能,如固體半固態電解質的研究,另一方面,要加快研究和開發大容量正極數據,實現沖破,鋰電池的能量密度。綜上所述，電池的正負極與電解液數據要協同工作，才能在形式、容量等方面取得更大的進步。

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