德國新型鋰離子電池研究    鈣鈦礦結構下的全新突破

2020-08-28 鋰電在線

導讀：德國卡爾斯魯厄理工學院的科學家們正在領導一項新的鋰離子電池陽極的研究。據研究人員稱，這種新發明具有鈣鈦礦晶體結構，可以通過比其他陽極材料更簡單、更廉價的生產方法提供強大的全面性能。

今天的鋰離子電池有很多證據證明其不足，這促使人們考慮在此類設備中使用過多的新材料。當談到陽極，目標是整合材料與更好的電荷率和能量密度比通常使用的石墨，並找到使用鋰的安全方法而不會冒著樹枝狀晶體的風險。

鈦酸鋰已經證明了它的前景並具有一定的商業價值，但是用這種材料製作的陽極往往具有比石墨更低的能量密度以及與循環壽命和充電率相關的挑戰。

鈦酸鋰電池是從儲能供應鏈中消除稀有，昂貴和對環境有害的材料（尤其是鈷和鎳）的眾多途徑之一。

據了解，迄今為止，此類電池受到陽極和陰極的不匹配性能的限制，並試圖通過使用3D多孔結構並將碳納米膜植入其設備來克服這些問題。這些通過一系列新穎的過程整合在一起，包括分子偶聯，冷凍乾燥和熱解。

由卡爾斯魯厄理工學院(KIT)工作人員領導的科學家們使用鈦酸鑭鋰陽極(LLTO)取得了令人鼓舞的結果，該陽極具有鈣鈦礦晶體結構。他們與來自中國吉林大學的同事在《自然通訊》上發表的論文中描述了鈦酸鑭鈣鈦礦作為鋰離子電池陽極的工作。

在實驗中，陽極的工作電壓低於1V，可逆容量為每克225毫安時，3000次循環後容量保持79%。KIT應用材料-儲能系統研究所的負責人Helmut Ehrenberg說：「最終，電池電壓和存儲容量決定了電池的能量密度。在未來，LLTO陽極可以特別安全和耐用的高性能電池。」

該小組指出，他們的陽極的性能是在沒有複雜的納米級工程的情況下實現的。即使是較大的顆粒，LLTO陽極也比研究更為普遍的鈦酸鋰氧化物表現出更好的功率密度和電荷率。

研究人員將其歸因於LLTO的偽容能特性，即離子插入並將其電荷轉移到活性材料層中。Ehrenberg說:「由於顆粒更大，LLTO原則上可以使電極生產更簡單、更便宜。」

該小組說，他們的工作強調了鈦酸鋰電池化學性質的重要性，並補充說，他們希望促進鑑定和開發其他具有令人滿意的電化學性能的新的鈦基陽極材料的新研究。

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