中国科学技术大学快充负极材料研究新进展

目前，电动汽车越来越受欢迎，但对于潜在客户来说，充电时间长仍然是一个主要问题。相比之下，配备内燃机的传统SUV车型只需5分钟的加油就可以行驶300英里，而最先进的电动汽车需要大约1小时的充电才能达到相同的续航里程。因此，有必要开发快速充电、高效运行的高容量锂离子电池技术。

据外媒报道，中国合肥科技大学国家微尺度材料科学研究中心和中国科学院化学与材料科学学院能量转换材料重点实验室的纪星星教授在锂离子电池领域取得了重大进展，与加州大学洛杉矶分校的段变峰教授合作。中国科学技术大学的纪星星教授说，“高容量、高速度和长循环寿命是电池研究的重点，这取决于电池的关键部件——电极材料。我们的目标是在实验室研究中找到一种能够对性能指标产生影响并有望满足工业生产技术要求的电极材料。“研究人员表示，能量可以进入和离开电池。通过电极内的电化学反应快速有效地转移锂离子至关重要，尤其是通过负极将能量从电池转移到设备。研究团队试图使用黑磷作为负极材料y由于其倾向于沿着层状边缘变形而被放弃，这严重影响了锂离子的迁移率。在这项研究中，研究人员将黑磷和石墨结合在一起，以保持两种材料之间的化学键稳定，并防止边缘变形。研究团队还解决了这种材料的另一个问题，即电解质可以分解成导电性差的碎片并积聚在电极表面，从而抑制锂离子迁移到电极材料中。该团队在电极材料上涂覆了一层薄薄的聚合物凝胶涂层，使锂离子能够快速进入材料。中国科学院化学研究所的Simpson教授说：这种复合负极材料在充电不到10分钟的时间内可以恢复80%的电池容量，在室温下可以达到约2000次的循环寿命。如果能够实现大规模生产，这种材料可能会成为石墨负极的新替代品，使锂离子电池的能量密度超过每公斤350瓦时，并能够快速充电。与燃油车相比，这将大大提高电动汽车的竞争力。如果电池的能量密度达到每公斤350瓦时，电动汽车一次充电可以行驶600英里。相比之下，特斯拉Model S的单次充电续航里程为400英里。吉星星教授表示，研究人员将继续基于新技术探索锂离子充放电过程中的基本科学问题，以及与大规模生产复合材料相关的工业问题。我们将研究结构工程材料的合理选择，同时考虑价格和实用性，使材料性能更具吸引力

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