当前位置：首页 > 新技术 > 正文

华科大发明使用石墨阳极制造快速充电锂离子电池的新方法

盖世汽车刘丽婷 2023-11-27 17:31:48

盖世汽车讯近年来，工程师和材料科学家一直在尝试创造越来越先进的电池技术，以加快充电速度并延长使用寿命，并且可以存储更多能量。这些电池最终将在电子和能源行业的发展中发挥至关重要的作用，为市场上各种便携式设备以及电动汽车提供动力。

锂离子电池（LiB）是目前全球最广泛使用的电池，为日常使用的大多数电子产品提供动力。因此，确定可扩展的方法（不需要改用全新的电池成分）来提高这些电池的充电速度是能源领域的主要目标之一。

据外媒报道，中国华中科技大学的研究人员提出一种开发含有石墨基材料的快速充电锂电池的新策略，相关研究已发表于期刊《Nature Energy》。该策略可以成功地加快锂电池的充电时间，同时也能在充电数千次后保留大部分容量。

图片来源：期刊《Nature Energy》

华中科技大学博士生涂水彬及其同事表示：“电解质中锂离子的去溶剂化和固体电解质界面（SEI）的扩散是限制石墨基锂离子电池快速充电的两个决定性步骤。我们表明，低溶剂配位的Li+溶剂化结构可以在无机物质的内亥姆霍兹（Helmholtz）平面附近诱导产生。具体来说，与常规SEI组分相比，Li3P可以通过SEI实现更低的Li+去溶剂化势垒和更快的Li+扩散能力。”

本质上，研究人员进行了一系列测试，以评估各种固体电解质界面（SEI）成分如何影响所谓的Li+溶剂化结构，从而减少电池充电所需的时间。最终，他们确定了一种材料组合，可以提高所谓的Li+去溶剂化过程的效率，从而使Li+离子能够快速迁移穿过SEI。

随后，该团队发现了一种基于P-S石墨材料的有前景的阳极，该材料由石墨表面上的超薄磷层组成。研究人员制造出阳极并将其集成到锂电池中，然后通过实验评估其性能。

研究人员表示：“我们在石墨表面构建了超薄S桥磷层，该层可原位转化为具有高离子电导率的基于Li3P的结晶SEI。我们采用这种石墨阳极的软包电池显示，充电10分钟和6分钟（6C和10C）分别可达到91.2%和80%的容量，并且在6C充电速率下经过2,000多次循环后，容量保持率为82.9%。”

该论文强调了SEI组件和结构考虑因素在影响LiB电池充电速度方面的关键作用。未来，新方法和有希望的实验结果可能有助于开发日益快速充电和耐用的锂电池，从而满足电子行业的迫切需求。