德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院的科學(xué)家們正在領(lǐng)導(dǎo)一項(xiàng)新的鋰離子電池陽極的研究。據(jù)研究人員稱，這種新發(fā)明具有鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)，可以通過比其他陽極材料更簡單、更廉價(jià)的生產(chǎn)方法供應(yīng)強(qiáng)大的全面性能。

今天的鋰離子電池有很多證據(jù)證明其不足，這促使人們考慮在此類設(shè)備中使用過多的新材料。當(dāng)談到陽極，目標(biāo)是整合材料與更好的電荷率和能量密度比通常使用的石墨，并找到使用鋰的安全方法而不會(huì)冒著樹枝狀晶體的風(fēng)險(xiǎn)。

鈦酸鋰已經(jīng)證明了它的前景并具有一定的商業(yè)價(jià)值，但是用這種材料制作的陽極往往具有比石墨更低的能量密度以及與循環(huán)壽命和充電率相關(guān)的挑戰(zhàn)。

鈦酸鋰離子電池是從儲(chǔ)能供應(yīng)鏈中消除稀有，昂貴和對(duì)環(huán)境有害的材料（尤其是鈷和鎳的眾多途徑之一。

據(jù)了解，迄今為止，此類電池受到陽極和陰極的不匹配性能的限制，并試圖通過使用3D多孔結(jié)構(gòu)并將碳納米膜植入其設(shè)備來克服這些問題。這些通過一系列新穎的過程整合在一起，包括分子偶聯(lián)，冷凍干燥和熱解。

由卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）工作人員領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家們使用鈦酸鑭鋰陽極（LLTO）取得了令人鼓舞的結(jié)果，該陽極具有鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)。他們與來自我國吉林大學(xué)的同事在《自然通訊》上發(fā)表的論文中描述了鈦酸鑭鈣鈦礦作為鋰離子電池陽極的工作。

在實(shí)驗(yàn)中，陽極的工作電壓低于1V，可逆容量為每克225毫安時(shí)，3000次循環(huán)后容量保持79％。KIT應(yīng)用材料－儲(chǔ)能系統(tǒng)研究所的負(fù)責(zé)人HelmutEhrenberg說：“最終，電池電壓和存儲(chǔ)容量決定了電池的能量密度。在未來，LLTO陽極可以特別安全和耐用的高性能電池?！?/p>

該小組指出，他們的陽極的性能是在沒有復(fù)雜的納米級(jí)工程的情況下實(shí)現(xiàn)的。即使是較大的顆粒，LLTO陽極也比研究更為普遍的鈦酸鋰氧化物表現(xiàn)出更好的功率密度和電荷率。

研究人員將其歸因于LLTO的偽容能特性，即離子插入并將其電荷轉(zhuǎn)移到活性材料層中。Ehrenberg說：“由于顆粒更大，LLTO原則上可以使電極生產(chǎn)更簡單、更便宜。”

該小組說，他們的工作強(qiáng)調(diào)了鈦酸鋰離子電池化學(xué)性質(zhì)的重要性，并補(bǔ)充說，他們希望促進(jìn)鑒定和開發(fā)其他具有令人滿意的電化學(xué)性能的新的鈦基陽極材料的新研究。