高性能鋰電池未來已來   尋找下一代電池的磷

2020-08-28 鋰電在線

導讀：美國科學家已經製造出一種使用磷基陽極的鋰離子電池。這種電池比現在的鋰離子技術顯示出更大的容量，可以作為未來鋰離子電池高性能陽極設計的指導方針。

由於鋰離子電池具有改造電動汽車、可再生能源和其他一系列產業的潛力，從鋰離子電池中榨取更多的電能是研究人員和商業開發商的大生意。世界各地的科學家正在測試數千種不同的材料和方法。

然而，大多數人都會同意，用一種能量密度更高的材料來取代現今電池中使用的石墨陽極的重要性。

有許多方法可以實現這一點，鋰金屬和矽基陽極取得了重大進展。

鋰離子儲能技術中的幾個新概念有可能極大地提高電池的能量容量。其中包括鋰金屬陽極，這有可能將能量密度提高50％以上。

磷是另一種可能具有比石墨更高的能量容量的材料，也是美國阿貢國家實驗室科學家領導的一項新研究的焦點。

磷在充電過程中會「膨脹」到更大的體積，這一事實阻礙了它的發展，但它的其他特性使其成為了進一步研究的一個有吸引力的選擇。

Argonne實驗室的化學家徐桂亮說：「磷具有非常高的能量容量。當我們探索這種材料時，我們發現我們的陽極材料有一個非常高的初始庫倫效率，可超過90%。」

該小組使用鋼球研磨工藝製造了黑磷和導電碳的複合陽極，他們說這可以用於大規模生產。該陽極的初始庫侖效率(ICE)為91%，比容量約為2500毫安小時。

陽極與鎳鈷錳陰極集成在一個全電池中，Argonne說這為它的實用性提供了概念證明。

考慮到黑磷對於商業用途來說太過昂貴，該小組還使用更便宜(但傳導性更差)的紅磷製造陽極。

該陽極的性能數據沒有提供，但Argonne認為陽極顯示「類似的穩定性和高冰，具有非常高的實際容量。」

研究人員在最近發表在《納米能源》上的《高能鋰離子電池的實用磷基陽極材料》中描述了這種設備。

該組織表示，他們的下一個目標是研究大規模生產紅磷陽極的工藝。他們說:「我們正試圖啟動與行業夥伴的合作，這樣我們就可以擴大這種材料的規模，這樣它就可以在未來商業化。」

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