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掺杂锑的阳极材料可以做到充电一小时,储能多三倍
2018.06.13   点击60次

    锂离子电池主要应用于移动电话,平板电脑和电动汽车,并且它的存储容量和功率密度远远优于其它的可充电电池。但这样仍存在缺陷,智能手机电池只能带电一天,电动汽车需要充电好几个小时。 因此,科学家们正在努力改善锂电池的功率密度和充电速率。 能源与气候研究所(IEK-1)的Dina Fattakhova-Rohlfing解释道:“影响锂离子电池性能的一个重要的因素是阳极材料。”

    Fattakhova-Rohlfing说:“一般而言,用二氧化锡材料制成的阳极比容量更高,因此比目前使用的碳阳极储存的能量更多,吸收的锂离子也更多。然而,纯氧化锡的循环稳定性非常弱,导致电池的储存能力稳步下降,最多只能充电几次,因此阳极的体积随着每次充放电循环而改变,最终崩溃。”

    解决这个问题的一种方式是采用混合材料或含有纳米颗粒的复合材料作阳极材料。 由于石墨烯基有助于材料的结构稳定性和导电性,因此科学家在石墨烯基层上研发出了一种富含锑的氧化锡纳米颗粒材料。氧化锡颗粒的尺寸小于三纳米,换句话说小于百万分之三毫米,并直接“生长”在石墨烯上。颗粒的小尺寸以及它与石墨烯层的良好接触也提高了锂电池对体积变化的耐受性,使得锂电池变得更加稳定并且持续时间更长。

    充电一小时,储能多三倍

    Fattakhova-Rohlfing解释说:“富含锑的纳米颗粒可确保材料的导电性。这使得阳极反应更快,这意味着比起传统石墨阳极材料,新的阳极材料可以在一分钟内储存1.5倍的能量。甚至充电一小时,可以储存三倍的能量。”

    Fattakhova-Rohlfing表示:“这种高的能量密度以前只能在低充电速率下实现。 充电周期越短,容量减少越快。” 然而,由科学家们开发的掺杂锑的阳极材料,即使经过1,000次循环后,仍保留其原始容量的77%。

    Fattakhova-Rohlfing解释说:“纳米复合材料作阳极材料,生产方式简单且经济高效,其应用概念也可用于锂离子电池其他阳极材料的设计。我们希望,我们的发展将为提高能量密度,压缩充电时间的新型锂离子电池铺平道路。”

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