最新研究成果 可讓鋰離子電池9分鐘充電80%

2020-12-06 中關村在線

中國科學技術大學bxco教授的研究團隊與加州大學洛杉磯分校、中國科學院化學研究所等美國機構合作，在新鋰離子電池電極材料的研究上取得了重大突破：新設計的黑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特性。研究結果發表在《科學》雜誌上。


電動汽車在市場上正變得越來越受歡迎，但充電時間長也令人望而卻步。傳統燃料汽車僅需5分鐘就能將行駛裡程提高500公裡，而市場上最先進的電動汽車目前需要一小時的「坐等」充電才能達到相同的續航效果。開發具有快速充電能力的大容量鋰離子電池一直是電動汽車行業的一個重要目標。中國科學技術大學最新的研究突破讓人們離這一目標更近了一步。

金洪昌博士介紹：「在鋰離子電池中，能量通過鋰離子與電極材料的化學反應進出電池，因此電極材料對鋰離子的傳導能力是決定充電速度的關鍵；另一方面，單位質量或體積的電極材料容納鋰離子的多少也是一個重要因素。」，本文的第一作者

黑磷是白磷的異構體，其特殊的層狀結構使其具有很強的離子傳導能力和較高的理論容量。它是一種潛在的滿足快速充電要求的電極材料。然而，黑磷很容易從層狀結構的邊緣破壞結構，其測量性能遠低於理論預期。

因此，季節性星團採用了「界面工程」策略，通過磷碳共價鍵將黑磷和石墨連接起來，這不僅穩定了材料結構，而且還提高了黑磷石墨複合材料對鋰離子的電導率。鑑於電極材料在工作過程中被包裹在化學物質中，一些物質阻止鋰離子進入電極材料，就像玻璃表面的灰塵阻礙了光的穿透一樣。研究團隊是用薄聚合物凝膠製成的，以使黑色磷石墨複合材料表面塗有防水塗層，從而使鋰離子能夠順利進入。

這種鋰離子電池可以使電動汽車的裡程接近1000公裡，而特斯拉車型的全功率行駛裡程為650公裡。快速充電的能力將把電動汽車的用戶體驗提高到一個更高的水平。

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