钜大LARGE | 点击量：899次 | 2019年04月29日
可用于制造更高功率电池的新材料
剑桥大学的研究人员们，刚刚确定了一组可用于制造更高功率电池的新材料。他们发现，锂离子能够以远超典型电极材料的速度，穿过铌钨氧化物材料形成的复杂微观结构，这意味着它能够实现更快的充电速度。简而言之，这项发现或成为构建下一代锂离子电池的关键。它们有望在几分钟内完成充电（而不是几小时），且不会出现危险的过热现象。
新型锂电池材料--快充更快更安全
自20世纪90年代以来，锂离子电池得到了持续而广泛的应用。遗憾的是，其能量密度的提升，每年只有3~4%——远低于电动汽车和消费电子制造商们的期待。更重要的是，这些改进通常来自包装材料的优化，而不是电极本身。这种方式几乎无法祢补电池技术的另一个固有缺点—充电速度慢。
为了提升充电速率，就必须加快带电锂离子从正极到负极的流动速度。此前科学家们一直试图通过在电极内部建立特殊的纳米尺度来实现这一目标。
此举旨在减少锂离子运动的距离，实现高功率和快速充电，但将活性粒子缩小到纳米尺度，不但会增加电池的成本，还会产生不必要的化学反应，影响电池的稳定性和可持续性，进而缩短了电池的使用寿命。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
新型锂电池材料--快充更快更安全
而在剑桥大学的最新发现中，研究人员们采用了和上述所示不同的方法：其选择了具有刚性、拥有开放式柱状结构的较大颗粒。这一结构使得锂离子能够无阻碍的大量移动，从而将其流通量提升了数个等级。
新电极材料也可以是更安全的替代品：大多数锂离子电池中的负极是由石墨组成的，在高速充电的时候，容易形成枝晶（dendrites），即锂纤维的微观结构。枝晶会导致电池短路甚至起火，但剑桥大学的新型电极材料并不会。
新型锂电池材料--快充更快更安全
研究资深作者ClareGrey教授表示：在快充应用中，安全性是一个更需要被关注的地方。这类有潜力的新材料绝对值得一看，因为我们需要一个比石墨更安全的替代品。
此外，纳米尺度需要多个步骤才能制造，导致其产量极低和可扩展性低等问题。
相比之下，铌钨氧化物制造起来更简单，并且不需要额外的化学品或溶剂。当然，在投入实际应用前，我们还有许多工作要完成。
有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《自然》（Nature）杂志上。原标题为：《Niobiumtungstenoxidesforhigh-ratelithium-ionenergystorage》
