锂电性能大突破?新型“厚电极”可使续航提升1倍 充电也更快
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锂电性能大突破?新型“厚电极”可使续航提升1倍 充电也更快

财联社上海9月28日(编辑 黄君芝)为了提升充电速度并增加续航里程,德州大学奥斯汀分校的科学家们近期提出了一种很有前途的设计。据悉,这一突破的关键在于,利用由垂直堆叠层组成的加厚电极使锂离子更易于移动。

研究人员解释称,更厚的电极意味着更高的储能潜力,因为锂离子能够覆盖更多的面积。而扁平的传统电极材料层,会迫使锂离子在进出时来回弯曲,最终拖慢了充电的速度。

他们进一步指出,这项工作旨在寻求可用于未来电动汽车的大功率储能系统。不过使用非常精细的二维材料堆叠层来制成电池的电极,也有着一定的局限性。

该项研究论文的作者Guihua Yu说,“通常情况下,二维材料被视作高速储能应用的潜在候选材料,理由是它们只需几纳米厚、就可以快速传输电荷。然而,对于基于厚电极设计的下一代高性能电池来说,纳米片的重新堆叠可能会导致电荷传输的重大瓶颈,导致难以兼顾高能和快速充电。”

有鉴于此,为了实现高能和快充,科学家们想出了一种将电极材料薄层组合到一起的新方法。具体而言,他们通过使用磁场仔细地操纵这些薄层的方向,将它们以垂直、而不是传统方式来堆叠。如此一来,就创造出了可让锂离子更高效通过的“高品质路径”。

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研究论文合著者Zhengyu Ju补充道,“这种电极表现出了优异的电化学性能,部分原因是新设计的独特架构具有高机械强度、高导电性、以及促进锂离子传输的特性。”

据悉,该团队所创的电极性能远远超过了已实现商业化的电极。与采用水平堆叠电极层的对照组相比,垂直堆叠方案能够在30分钟内充满50%电池容量,远快于前者的2小时30分钟。这项研究成果已于近期发表在了《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

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尽管研发工作仍处于早期阶段,但研究人员们援引测试结果称,其厚电极提供了目前为止文献报道中提到的最佳容量参考数据,他们坚信其技术路线有望让EV续航达到市售产品的两倍。不过,要实现这一目标,还有很多工作要做。

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