鋰電池技術獲新沖破 將具有極高功率和能量密度

近年來，鋰電池已廣泛使用于各種電子設備，包括平板電腦、智能手機和便攜式電腦。鋰電正極通常由鋰化合物構成，如LiCoO2或LiFepO4，而負極通常由碳構成。

鑒于鋰電池使用的快速上升，世界各地的研究人員一直在試圖找出可以提高其效率和性能的材料。理想情況下，這些材料應當蘊含在地球上豐富的元素，并具有較高的能量密度。

加州大學伯克利分校和勞倫斯伯克利國家試驗室的研究人員最近提出了一種新策略，用于設計具有極高功率和能量密度的鋰電池電極材料。在《自然能源》上發表的一篇論文中概述了這一策略，即使用兩種部分類似于晶石的散裝氫氟酸，即Li1.68Mn1.6O3.7F0.3和Li1.68Mn1.6O3.4F0.6。研究人員利用機械化學合金化技術合成了這兩種氫氟酸。

研究人員在他們的論文中寫道：“我們證明，結合部分類似于尖晶石的陽離子順序和大量的鋰過剩，能夠實現高密度和快速的能量存儲。陽離子超化學計量學和由此萌生的偏序用于消除有序尖晶石的典型相變，并使更大的實際容量成為可能，而鋰過剩與氟取代協同使用，以創造一個高鋰遷移率。”

目前，研究人員提出的陰極材料設計辦法已被證明是很有前途的。在一系列的初步試驗中，得到的陰極獲得了超過1100Whkg-1的顯著能量，放電速率高達20ag-1，容量超過360mAhg-1，這是迄今為止報道的最高的容量之一。此外，即使在電池多次充電的情況下，這種能力的很大一部分也會隨著時間的推移而保持。

有趣的是，幾乎一半的容量來自于氧氧化還原過程。雖然這一現象在富鋰層狀鎳錳鈷氧化物或無序的巖鹽中得到了廣泛的研究，但在研究人員合成的尖晶石型陰極中卻很少觀察到。

在將來，該設計策略可作為實現大功率、高能量密度鋰電池正極材料的指揮思想。此外，在他們的研究中合成的兩種氫氟酸可以用來制造新的高性能電池。

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