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科学家开发新电极材料以提高锂电池充电容量
2020.04.21   点击117次

日本的一组研究人员表示,锂电池对包括电动汽车在内的许多应用都具有广阔的前景,但价格往往过高。横滨国立大学教授Naoaki Yabuuchi领导的这个团队开发了一种新的电极材料,不仅可以使锂电池更便宜,而且可以使寿命更长,能量密度更高。研究结果已于3月25日在《Materials Today》上在线发布。

Yabuuchi认为,许多研究人员已经成功地改进了电池保持电荷的能力,但还没有改进电池能够以有用的方式分散的电荷量--例如为电动汽车提供更长的巡航时间。Yabuuchi说:“ 需要更高能量密度的电极材料来推进锂离子电池并进一步发展电动汽车。我们的论文演示了用于此目的的新型电极材料。”

电池中的电极材料可帮助吸收所存储的能量并将其放电以为电池中的任何能量供电。构成电极的材料依赖于电子和锂离子的交换,并极大地改变了电池工作的效率。在以前的研究中,研究人员发现锂离子与锰,钛和氧离子混合可为电子和锂离子提供出色的输入输出,但交换速度太慢,无法在实际电池应用中使用。

Yabuuchi和他的团队研究了这种化学组合,并决定将其与锂,氧,锰和钛离子的类似混合物配对,但也可以将其研磨成所需的粒径。即使在室温下,较小的纳米级颗粒也可以更快,更轻松地穿过电极。

包含锰和钛离子的纳米级电极导致电子和锂离子的交换更稳定,电池能够保持和分散比以前更多的电荷,同时仍保持更长的使用寿命。

Yabuuchi说:“钛和锰都是丰富的元素,这意味着我们可以提高成本效益,而无需将镍和钴用于当前的电动汽车。”这一发现有助于降低电池成本,并增加诸如电动汽车等的实际应用。”

该团队后续将继续研究如何通过化学成分和粒度优化进一步改善电极的可逆性。

Yabuuchi说:“现在,我们正在与行业合作伙伴合作,将我们的电极材料用于实际应用。我们的研究有可能减少对化石燃料的依赖,并在持久的高能电池的基础上,基于可再生能源,在未来建立新能源社会。”

论文标题为《Activation and stabilization mechanisms of anionic redox for Li storage applications: Joint experimental and theoretical study on Li2TiO3–LiMnO2 binary system》。

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