可比石墨阳极电池多存储三倍能量的新电池阳极材料

电池作为能源存储解决方案，每天都在广泛的应用中使用。考虑到电动汽车市场的快速增长，寻求先进的电池解决方案一直受人关注。锂离子电池（Li-Ion）通常用于小型电子设备和电动汽车，此类电池的最大优点是能量密度高（体积小、能量高），而且是许多应用的重要部分。现在，研究人员主要专注于提高其电池容量，改进电池设计，以增加电池充电次数。

据外媒报道，德国海德堡大学（Heidelberg University）和波兰西波莫瑞工业大学（West Pomeranian University of Technology）的研究人员近日得出结论，金属氧化物纳米晶体（氧化锡SnO2和氧化锰MnO2）可显著提高电池容量。使用此类材料时，电池能够比常用的石墨阳极电池多存储3倍的能量。金属阳极是相对容易制造的无机化合物，但是在电池充电/放电的过程中，其具有磨损快和体积变化大的缺点。研究人员通过把金属氧化物纳米晶体包围3D石墨烯结构来解决该问题。石墨烯可为氧化锡阳极提供更好坚固性、连接性和多孔性，氧化锡阳极内部具有更好的电子和离子迁移率。

研究人员提出一种改进锂离子电池阳极材料的新技术。该研究表明，金属氧化物纳米晶体（氧化锡SnO2和氧化锰MnO2）与空心碳球（HCS）结合，可显著提高电池的电化学性能。研究结果非常好，在45次循环充放电后，电池容量达370mAh/g（HCS/SnO2）和266mAh/g（HCS/MnO2）。而在没有金属氧化物纳米晶体阳极的情况下，电池容量仅为188mAh/g。在100次充放电循环后，结果仍表明该电池具优异的长期循环稳定性。

通常来说，一种材料可能对锂离子电池来说，是很好的解决方案，但是其未必也适用于其他类型的电池。但是在阳极中应用金属氧化物材料也可为钠离子电池（Sodium Ions batteries）提供良好性能，钠离子电池价格更便宜，可能是锂离子的替代品。

金属氧化物是成本效益很好的材料，考虑到其可与大规模生产的空心碳球结合使用，该阳极材料解决方案具有很大的商业应用潜力。