(圖片來源:卡爾斯魯厄理工學(xué)院)
據(jù)外媒報道,德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院(KIT)和中國長春吉林大學(xué)的研究人員研發(fā)了一種非常有發(fā)展前景的陽極材料——具有鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的鈦酸鑭鋰(LLTO),可制成高性能
電池。該團(tuán)隊表示,LLTO可以提高
電池的能量密度、功率密度、充電速率、安全性以及循環(huán)壽命,而且無需讓材料顆粒的大小從微米降至納米。
人們對電動汽車的需求在不斷增長,伴隨而來的是為確保能源的可持續(xù)供應(yīng),對智能電網(wǎng)需求的增加。而移動和靜止的儲能技術(shù)都需要合適的電池,鋰離子電池(LIB)就是能在盡可能輕且小的空間中存儲盡可能多能量的儲能設(shè)備。該項研究的目的旨在提升此類電池的能量密度、功率密度、安全性以及循環(huán)壽命。為實現(xiàn)此類結(jié)果,電極材料就非常重要。鋰離子電池的陽極通常由一個集電極和一種以化學(xué)鍵形式存儲能量的活性材料組成,在大多數(shù)情況下,石墨就被用作活性材料。不過,由石墨制成的陽極導(dǎo)致電池的充電速率很低,還會產(chǎn)生安全問題。而鈦酸鋰氧化物(LTO)作為替代性活性材料,已經(jīng)實現(xiàn)了商業(yè)化,具備LTO的陽極充電速率更高,且比石墨陽極更安全,缺點在于含有氧化鈦酸鋰的鋰離子電池的能量密度較低。
因此,該研究小組研發(fā)了另一種極有發(fā)展前景的陽極材料——具有鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的鈦酸鑭鋰。據(jù)該項研究所顯示,與商業(yè)化的LTO陽極相比,LLTO陽極的電極電位更低,可讓電池?fù)碛懈叩碾妷汉腿萘浚姵氐碾妷汉痛鎯θ萘孔罱K可以決定電池的能量密度。未來,LLTO陽極可能可以被用于打造具有長循環(huán)壽命的安全高性能電池。
除了能量密度、功率密度、安全性和循環(huán)壽命,電池充電速率也是決定電池是否適用于苛刻應(yīng)用的重要因素。從原則上看,最大放電電流和最小充電時間取決于電池固體內(nèi)部以及電極和電解質(zhì)材料之間界面處的離子和電子運輸情況。為了提升充電速率,通常的做法是將電極材料的粒徑從微米減小到納米。但在該項研究中,研究人員發(fā)現(xiàn),與LTO納米顆粒相比,尺寸為幾微米的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)LLTO也具有更高的功率密度以及充電速率。該團(tuán)隊認(rèn)為這要歸功于LLTO的贗電容特性:不僅是單個電子可以附著在此種陽極材料上,還有被弱力束縛的帶電離子也可以附著其上,并可以反過來將電荷轉(zhuǎn)移到陽極上。研究人員解釋說:“由于顆粒較大,LLTO還可以讓電極制造更簡單、更經(jīng)濟(jì)。”
(責(zé)任編輯:子蕊)
免責(zé)聲明:本文僅代表作者個人觀點,與中國電池聯(lián)盟無關(guān)。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內(nèi)容未經(jīng)本網(wǎng)證實,對本文以及其中全部或者部分內(nèi)容、文字的真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾,請讀者僅作參考,并請自行核實相關(guān)內(nèi)容。
凡本網(wǎng)注明 “來源:XXX(非中國電池聯(lián)盟)”的作品,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負(fù)責(zé)。
如因作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題需要同本網(wǎng)聯(lián)系的,請在一周內(nèi)進(jìn)行,以便我們及時處理。
QQ:503204601
郵箱:[email protected]