重大突破!俄科学家找到阳极新材料 锂离子电池容量有望提高三倍

 2021-03-16 15:20:00 财联社 金银汇

从智能手机到笔记本电脑再到电动汽车,锂离子电池都是用石墨作为负极来供电的。这种新型材料不仅能使电池的容量达到传统锂离子电池的几倍,而且在1000次充电循环中,负极的空心化特性也得到了很好的保留。

财联社(上海,编辑 黄君芝)讯,通过对一种新型材料的实验,俄罗斯的科学家们发现了一种电池新设计,它具有许多有前景的性能优势,尤其是能够提供目前解决方案的三倍容量。这一突破来自于用镂空的纳米球来取代当前电池的电极材料,使设备不仅能保持更多的电荷,而且能在相当长的一段时间内保持稳定。

从智能手机到笔记本电脑再到电动汽车,锂离子电池都是用石墨作为负极(亦可称阳极)来供电的。阳极是科学家寻求提高电池性能的关键焦点。

对于俄罗斯国立科技大学(MISIS)的研究人员来说,这意味着探索可能提供更高效率的石墨阳极替代品。科学家们通过一种叫做超声波喷雾热解的技术,特殊金属的离子通过超声波变成雾状,然后水在高温下蒸发,创造出了具有中空多孔结构的微球。

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这些电池被集成到锂电池中作为阳极,并进行了测试,研究小组观察到了一些性能优异之处。这种新型材料不仅能使电池的容量达到传统锂离子电池的几倍,而且在1000次充电循环中,负极的空心化特性也得到了很好的保留。这可以缓冲充电过程中发生的容积变化以此来帮助电池在相当长的使用寿命中保持稳定。

研究作者Evgeny Kolesnikov表示,“我们提取的多孔纳米微球(成分为Cu0.4Zn0.6Fe2O4)用作负极材料,其容量是市场上现有电池的三倍。此外,与其他有前景的石墨替代品相比,它允许充放电循环次数增加5倍。这种改进是由于特殊的纳米结构和所用元素的组合产生的协同效应而实现的。”

不过需要注意的是,和以往这类研究一样,将受控实验室环境下的这些有前景的实验结果,进一步转化为可以为智能手机供电三天的电池远非易事。但对于下一代电池来说,如此高的容量和出色的循环稳定性是非常可取的特性,因此这项研究为该领域的科学家探索开辟了另一条有前景的途径。

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