鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:672次 | 2022年09月05日
使用新材料鈮酸鎳為陽極,鋰電池充電速度可以提高十倍!
據(jù)特溫特大學(xué)的研究人員稱,通過使用全新材料鈮酸鎳作為鋰離子電池的陽極,充電速度可以提高十倍。這是可以實(shí)現(xiàn)的,并且不會(huì)損壞陽極材料、導(dǎo)致電池?fù)p壞或縮短其使用壽命。同時(shí),它還有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn),是制造過程并不復(fù)雜。
研究人員在高級能源材料雜志(“用于高倍率鋰離子電池的鎳鈮酸鹽陽極”)上發(fā)表了他們使用帶有新陽極的電池的第一個(gè)結(jié)果。
電池性能仍然可以顯著提升,無論是用于電動(dòng)汽車還是用于電網(wǎng)。更快的充電和放電,或更高的能量密度導(dǎo)致更緊湊和更輕的電池:這兩者通常存在某種“權(quán)衡”。高速公路旁的高速充電器就是一個(gè)例子。
并非所有汽車和汽車電池都為此做好了準(zhǔn)備。因此,全世界都在尋找新材料。除了技術(shù)規(guī)范之外,一個(gè)重要的方面是大幅提高電池生產(chǎn)的可持續(xù)性和碳足跡。
新材料鈮酸鎳(NiNb2O6)似乎具有非常有吸引力的特性,即使經(jīng)過多次超快充電循環(huán),它仍能恢復(fù)到原來的水平。這主要與其有吸引力的“開放”和規(guī)則晶體結(jié)構(gòu)有關(guān),導(dǎo)致電荷傳輸通道相同。
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%
這意味著它的性能優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)陽極材料石墨。那也是一種“開放”材料,而且很簡單。但高速充電一些周期后,它不會(huì)恢復(fù)到原來的水平,甚至?xí)罎ⅰ?/p>
在尋找替代品的過程中,特溫特大學(xué)也選擇了新型納米結(jié)構(gòu)材料。然而,缺點(diǎn)可能是通道的組織方式更加隨機(jī)。這甚至可能導(dǎo)致鋰在負(fù)極材料上沉積,導(dǎo)致每次循環(huán)后性能變差。除此之外,制造這些材料很復(fù)雜。對于鈮酸鎳,不需要潔凈室基礎(chǔ)設(shè)施。
然而,高充電和放電速率確實(shí)會(huì)對重量和能量密度產(chǎn)生影響。鈮酸鎳比石墨更致密,因此具有更高的“體積”能量密度。
研究人員還針對各種現(xiàn)有的陰極材料測試了第一個(gè)使用新陽極材料的全電池。他們得出的結(jié)論是,該版本非常適合將其引入能源網(wǎng)、需要快速充電和放電的電動(dòng)機(jī)器或電動(dòng)重型運(yùn)輸工具。
要將其用于電動(dòng)汽車,仍需采取一些步驟。研究帶頭人MarkHuijben教授說,這種新陽極還適用于用鈉等替代鋰。