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新材料可用來製造更快充電電池

來源: 發布時間:2019-04-19 點擊量:561

據英國劍橋大學官網26日消息,該校研究人員在最新一期《自然》雜誌撰文指出,他們最近確定,铌鎢氧化物擁有更高的鋰通過速度,可用於研製能更速充電的電池。

據英國劍橋大學官網26日消息,該校研究人員在最新一期《自然》雜誌撰文指出,他們最近確定,铌鎢氧化物擁有更高的鋰通過速度,可用於研製能更速充電的電池,而且,該氧化物的物理結構和化學行為有助他們深入了解如何構建安全、超快速充電電池。
新材料可用來製造更快充電電池
電池

電池主要由三個部件組成:正極、負極和電解質。當電池充電時,鋰離子從正電極中流出並通過晶體結構和電解質到達負極,在那裏它們被存儲。此過程發生得越快,電池充電的速度就越快。

在尋找新電極材料時,研究人員通常嚐試使顆粒變得更小,但製造含有納米粒子的實用電池很困難:電解液會產生更多不必要的化學反應,因此電池的使用壽命不長,而且製造成本也很高。最新研究中使用的铌鎢氧化物具有堅硬而開的放結構,其不捕獲插入的鋰,並且粒子的大小比許多其他電極材料更大。

研究第一作者、劍橋大學化學係博士後研究員肯特·格裏菲斯解釋說:“許多電池材料都基於相同的兩個或三個晶體結構,但這些铌鎢氧化物根本不同。氧化物通過氧氣‘支柱’保持打開,使鋰離子能以三維方式穿過它們,這意味著更多鋰離子可穿過它們,且速度更快。測量結果也顯示,鋰離子通過氧化物的速度,以比在典型電極材料高幾個數量級。”

除了高鋰遷移率外,铌鎢氧化物也易於製造。格裏菲斯說:“許多納米粒子結構需要多個步驟來合成,但這些氧化物很容易製造,不需要額外的化學品或溶劑。”

目前鋰離子電池中的大多數負極都由石墨製成,石墨具有高能量密度,但當以高倍率充電時,往往會形成被稱為“枝晶”的細長鋰金屬纖維,這會造成短路並導致電池著火,甚至發生爆炸。

格裏菲斯說:“在高倍率應用中,安全性比其他任何操作環境都要重要。對於需要更安全的石墨替代品的快速充電應用而言,這些材料以及其他類似材料,絕對值得關注。”

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