鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:862次 | 2022年03月07日
日本筑波大學(xué)研制出放電效能高的鋰離子電池納米材料
3月15日的人民網(wǎng)報道,日本筑波大學(xué)教授研發(fā)出的新型鋰電池納米材料可以極大地提高鋰電池放電性能。
這種稱之為“普魯士藍(lán)類似物”的鋰離子電池正極材料是由鐵、錳、碳、氮等構(gòu)成的化合物。從理論上來說,鋰電池充放電速度的快慢就是鋰離子在正負(fù)極間嵌入和脫嵌運(yùn)動速度的快慢。新型正極材料化合物的晶體間隔呈0.5納米的攀登架型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),每一個間隔可以容納5個鋰離子,因此,如果鋰離子通過這個結(jié)構(gòu)進(jìn)出的話,出入口很寬,可以容納鋰離子的高速進(jìn)出而不擁擠,結(jié)果就表現(xiàn)為鋰電池的快速充放電性能。
這個材料的發(fā)明人守友浩教授做的實(shí)驗表明,使用該材料的最快放電時間是1.1秒,是現(xiàn)在性能最好的橄欖石型鋰離子電池正極材料放電時間的1/8,后者的最新數(shù)據(jù)是9秒。守友浩的方法是:把該化合物直徑為50納米的納米粒子做成1平方厘米的薄膜并緊貼在電池正極上,先用0.01毫安培的電流充電8分鐘,之后通過攀登架網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)放電直到放完為止,過程持續(xù)時間僅有1.1秒,而且得到85毫安培/克的放電電流。
守友浩的方法中最主要的是所制成的化合物薄膜質(zhì)量,薄膜貼到正極上后,得到銦錫氧化物的透明電極,在這種電極的表面,通過鍍金方法能夠析出錳鐵氰絡(luò)合物;而結(jié)晶結(jié)構(gòu)(即錳鐵氰絡(luò)合物)的電子所通過的間隙比較大,可以使更多的電流通過。
另外,這種化合物的性能穩(wěn)定,因為它不是氧化物,而之前的橄欖石型正極材料則含有氧元素,隨著時間的推移氧化程度會逐步加深,最終影響到鋰電池正極的工作質(zhì)量,新的化合物就不存在這種氧化的副作用,實(shí)驗表明,在30次的充放電后沒有發(fā)生質(zhì)量惡化的情況。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
這種材料如果要投入使用的話還需要解決兩個問題:1、安全性,在實(shí)驗過程中有明顯的發(fā)熱過程,如果用于鋰電池充電的話,這種情況估計會更嚴(yán)重一些。2、匹配性,按守友浩的說法,“如果”進(jìn)一步開發(fā)出最合適的負(fù)極材料,將有望實(shí)現(xiàn)手機(jī)、電動汽車的高速、大容量充電。
不過,教授對新型材料信心滿滿:原材料價格便宜,又能抗劣化,預(yù)計可開發(fā)出低價格的鋰離子電池。
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