現階段,鋰離子電池已經成為電動汽車最重要的動力源,其發(fā)展經歷了三代技術的發(fā)展,其中,鈷酸鋰正極為第一代,錳酸鋰和磷酸鐵鋰為第二代,三元技術則為第三代。
隨著正負極材料向著更高克容量的方向發(fā)展和安全性技術的日漸成熟、完善,更高能量密度的電芯技術正在從實驗室走向產業(yè)化,應用到更多場景里。
而在擴大當今鋰離子電池的能力方面,從鹽、硅到微波塑料,各種替代材料都不斷地被研究人員開發(fā)著。其中,由于鉛的豐富性、低成本和電池系統(tǒng)的熟悉性,因而成為一種具有吸引力的選擇。
作為鋰電池的兩個電極之一,陽極在充電過程中裝有鋰離子,并在放電時釋放它們。石墨是當今鋰電池陽極的首選材料,并且很好地服務于鋰電池陽極,在數千個充電周期中保持穩(wěn)定。但鋰電池仍存在許多可以改進的地方,比如,存儲容量,在這方面,鉛的潛力被學界普遍看好。
近日,美國能源部(DOE)阿貢國家實驗室的科學家報告了一種新的鋰離子電池電極設計,它使用了低成本的材料鉛和碳。這一關鍵發(fā)現的貢獻者還包括來自西北大學、布魯克海文國家實驗室和蔚山國家科學技術研究所(UNIST)的科學家。
研究團隊從大型氧化鉛顆粒開始,這些顆粒與碳粉結合并搖晃了幾個小時。這將它們轉化為嵌入碳基質中的較小的微觀顆粒,全部封裝在薄的氧化鉛殼中。
這種新型陽極材料在實驗室的電池中進行了測試,其能量存儲能力是常規(guī)石墨陽極的兩倍,超過100個充電周期,并在整個過程中證明是完全穩(wěn)定的。研究小組還發(fā)現,在標準電解液中加入少量的碳酸氟乙烯酯可以顯著提高性能。
研究團隊從大型氧化鉛顆粒開始,這些顆粒與碳粉結合并搖晃了幾個小時。這將它們轉化為嵌入碳基質中的較小的微觀顆粒,全部封裝在薄的氧化鉛殼中。
這種新型陽極材料在實驗室的電池中進行了測試,其能量存儲能力是常規(guī)石墨陽極的兩倍,超過100個充電周期,并在整個過程中證明是完全穩(wěn)定的。研究小組還發(fā)現,在標準電解液中加入少量的碳酸氟乙烯酯可以顯著提高性能。
研究人員認為,他們的發(fā)現挑戰(zhàn)了目前對這種電極材料的理解,并且為設計低成本、高性能的交通和固定能源存儲陽極材料提供了令人興奮的意義。
這項研究已發(fā)表在《高級功能材料》雜志上。