中德科学家合作研发新型阳极材料 制成高性能且安全的锂离子电池

据外媒报道，德国卡尔斯鲁厄理工学院和中国长春吉林大学的研究人员开发了一种极具前景的阳极材料——钙钛矿晶体结构的钛酸镧锂，可用于制造高性能电池。该团队表示，LLTO可以提高电池的能量密度、功率密度、充电速率、安全性和循环寿命，而不会将材料颗粒的尺寸从微米减小到纳米。

电动汽车的需求不断增加，同时对智能电网的需求也在增加，以确保可持续的能源供应。移动式和固定式储能器都需要合适的电池。锂离子电池是一种能量存储设备，可以在尽可能轻和小的空间内存储尽可能多的能量。本研究的目的是提高此类电池的能量密度、功率密度、安全性和循环寿命。为了获得这样的结果，电极材料是至关重要的。锂离子电池的阳极通常由集电体和以化学键的形式储存能量的活性材料组成。在大多数情况下，石墨被用作活性材料。然而，由石墨制成的阳极导致电池的充电率低，并且还带来安全问题。钛酸锂氧化物作为一种可替代的活性材料已经商业化。具有LTO的阳极具有更高的充电速率，并且比石墨阳极更安全。缺点是含有钛酸锂氧化物的锂离子电池具有较低的能量密度。因此，研究团队开发了另一种极具前景的阳极材料——具有钙钛矿晶体结构的钛酸镧锂。根据该研究所的说法，与商业LTO阳极相比，LLTO阳极的电极电势更低，使电池具有更高的电压和容量，这最终决定了电池的能量密度。未来，LLTO阳极可用于制造安全、高性能、循环寿命长的电池。除了能量密度、功率密度、安全性和循环寿命外，电池充电率也是决定电池是否适合苛刻应用的重要因素。原则上，最大放电电流和最小充电时间取决于电池固体内部以及电极和电解质材料之间的界面处的离子和电子传输。为了提高充电速率，通常的方法是将电极材料的颗粒尺寸从微米减小到纳米。然而，在这项研究中，研究人员发现，与LTO纳米颗粒相比，尺寸为几微米的钙钛矿结构的LLTO也具有更高的功率密度和充电速率。该团队认为，这归因于LLTO的伪电容财产：不仅单个电子可以附着到该阳极材料上，而且受弱力束缚的带电离子也可以附着到其上，从而将电荷转移到阳极。研究人员解释道，“由于颗粒较大，LLTO还可以使电极制造更简单、更经济

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