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科技報導

中美團隊已經開發出一種鋰離子電池材料,在充電9分鐘後可以回收大約80%的電量



緩慢的充電速度和短的續航里程是目前限制電動汽車發展的主要因素之一。 最近,中國科學技術大學季恆興教授的研究小組與加利福尼亞大學洛杉磯分校,中國科學院化學研究所等機構合作開發了一種新型的黑磷複合材料,可在9分鐘內恢復約80%的電量。 具有快速充電,高充電容量和長壽命的優點的鋰離子電池成為可能。

10月9日,國際權威學術期刊《科學》發表了這一結果。

黑磷複合陽極材料的結構與儲鋰性能來源:中國科學技術大學

黑磷複合陽極材料的結構與儲鋰性能來源:中國科學技術大學

黑磷是白磷的同素異形體。 其特殊的分層結構使其具有很強的離子導電性和理論上的高充電容量。 這是一種很有潛力的“快速充電”電極材料。 但是,黑磷易於從分層結構的邊緣開始破壞結構,並且測得的性能遠遠低於理論預期。 近期,紀興星的研究小組採用“界面工程”策略,通過磷-碳共價鍵連接黑磷和石墨,從而穩定了材料結構並提高了黑磷-石墨複合材料內部鋰離子的電導率。

但是,電極材料被在工作過程中會被電解質分解的化學物質包裹著,有些物質會阻止鋰離子進入電極材料,就像玻璃表面上的灰塵會阻止光穿透一樣。 聯合研究小組使用一種薄聚合物凝膠在黑色磷石墨複合材料的表面上製成了“磨損”的防塵塗層,以便鋰離子可以順利進入。

“我們使用常規的工藝路線和技術參數將黑磷複合材料製成電極片。實驗室測量結果表明,在充電9分鐘後,電極片可以恢復大約80%的電量,並且仍然可以保持90 2000次循環後的%。充電容量。” 中國科學院化學研究所研究員辛森介紹說,如果能夠實現這種材料的批量生產,就可以找到匹配的正極材料和其他輔助材料,並優化電池結構,熱管理和鋰的設計。保護,有望獲得能量密度為350瓦時/千克和快速充電能力的鋰離子電池。

據了解,能量密​​度為每公斤350瓦時的鋰離子電池可以使電動汽車行駛近1000公里。 結合快速充電功能,將大大改善電動汽車的用戶體驗。

“我們希望找到一種電極材料,該電極材料不僅能夠在綜合性能指標方面給業界帶來期望,而且能夠適應工業電池的生產過程。” 紀恆興教授表示,他的團隊將進一步了解這種新材料的微觀結構,理化性質和電化學反應過程等基本科學問題,了解電池材料行業的性能要求,並促進新材料的應用和開發。電動汽車,消費電子和其他行業的材料。