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中國學者的新研究:新材料可使鋰離子電池在9分鐘內充電80%



記者10月14日獲悉,中國科學技術大學季恆興教授研究組與加州大學洛杉磯分校,中國科學院化學研究所等機構合作,取得了重大突破。新型鋰離子電池電極材料:新設計的黑色磷複合材料使鋰離子電池具有高容量,快速充電和長壽命的可能性。結果發表在《科學》雜誌上。

原始標題:新材料可使鋰離子電池在9分鐘內充電80%

記者:吳長風

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如今,電動汽車在市場上越來越受歡迎,但長時間充電也令人望而卻步。 傳統的燃料汽車僅用5分鐘就可以將充滿燃料的燃料擴展到500公里,而目前市場上最先進的電動汽車需要“等待一個小時”才能充電,以達到相同的擴展作用。 具有快速充電能力的大容量鋰離子電池的開發一直是電動汽車行業的重要目標。 中國科學技術大學的這一最新研究突破使人類更接近了這一目標。

論文的第一作者金鴻昌博士介紹:“在鋰離子電池中,能量通過鋰離子與電極材料之間的化學反應進入和離開電池。 因此,電極材料對鋰離子的導電性是決定充電速度的關鍵。 電極材料中按體積計可以包含多少鋰離子也是一個重要因素。”

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傳導性和較高的理論容量。 它是一種極有潛力的電極材料,可以滿足快速充電的要求。 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。

為此,紀興興的研究小組採用了一種“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,同時提高了黑磷-石墨複合材料對鋰離子的導電性。 考慮到電極材料將被在工作過程中逐漸分解的化學物質包裹的事實,某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。 該研究小組使用了一種薄的聚合物凝膠來製成防塵塗層,並在黑色磷石墨複合材料的表面上“磨損”,以使鋰離子順利進入。

“我們使用常規的工藝路線和技術參數將黑色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,電極片可以回收約80%的電量,並且仍能保持90 2000次循環後的%。容量。” 該論文的第一作者,中國科學院化學研究所的研究員辛森說:“如果能夠實現這種材料的大規模生產,就可以找到匹配的陰極材料和其他輔助材料,電池結構,用於管理和鋰保護的熱優化設計等有望有望獲得能量密度為350 Wh / kg和快速充電能力的鋰離子電池。”

這種鋰離子電池可以使電動汽車的行駛距離接近1,000公里,而特斯拉Model S充滿電時的行駛距離為650公里。 快速充電能力將把電動汽車的用戶體驗提升到更高的水平。

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