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新材料讓鋰離子電池容量大幅提升
2018-06-04 15:58  

據美國《科學進展》雜志近日消息,美國西北大學研究團隊研發出一種全新材料,可用于制造性能穩定的大容量鋰離子電池,從而大幅提升智能手機、電動汽車等的續航時間,甚至可以延長到目前的兩倍多。

鋰離子電池已是現代高性能電池的代表,應用最為廣泛,其主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。而今消費電子和動力電池對能量密度提升的需求,推動著正極材料不斷進步——通常,人們采用的是鋰、氧和一種過渡金屬的化合物為電池正極,這其中,正是過渡金屬負責儲存和釋放電能,其性質也是電池容量的關鍵。

現階段最常用的過渡金屬是鈷,而此前科學家研究發現,如果用鎂取代鈷,可以在提高容量的同時降低成本,但鎂也有一定缺陷——電池性能退化太快,僅兩輪充放電后就出現大幅下降。

據美國西北大學官方網站介紹,此次團隊研發的新材料是摻有鉻和釩元素的鋰鎂氧化物,其用作鋰離子電池的正極,電池容量出現了大幅提高,同時兼具性能穩定、不會迅速退化的優點。

西北大學研究小組先是為鋰鎂氧化物材料建立了一個結構模型。該模型詳細到了單個原子,團隊借此分析了全部充放電過程,發現其中的氧也會參與存儲電能,因而容量比以往要大。

隨后,研究人員嘗試了將不同元素摻入鋰鎂氧化物的方案,以期計算出不同混合物各自的儲能效果。最終他們發現,摻入鉻和釩能在保持電池大容量的同時實現最穩定性能。

研究人員表示,下一步他們將在實驗室中檢驗該新材料的實際應用表現。

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