研发中心的铅基阳极将锂电池储能能力提高一倍

2021年02月17日 10:41 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

当涉及到扩展当今锂离子电池的功能时,各种替代材料都摆在了桌面上,从盐,到硅,再到微波塑料。由于在电池系统中的丰富性、低成本和熟悉性,铅是一个具有足够吸引力的选择,科学家们刚刚证明了这种材料如何构成一种新型锂电池阳极的基础,从而提供更大的存储容量。

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作为锂电池中的两个电极之一,阳极在充电时装载锂离子,并在放电时释放锂离子。石墨是目前锂电池阳极的首选材料,而且作用很好,在数千次充电循环中都能保持稳定。但科学家们希望看到一些改进的地方是它们的存储能力,对于阿贡国家实验室的一个团队来说,铅的潜力很大。

由于铅被广泛用于铅酸电池(最古老的可充电电池),因此有完善的铅供应链,以及在其寿命结束时回收材料的系统。这一点,加上它的低成本和可获得性,使得该团队尝试在锂离子电池中使用铅基阳极,并取得了一些有希望的早期结果。

该团队从大的氧化铅颗粒开始,将其与碳粉结合并摇晃数小时。这就看到它们转化为更小的微观颗粒,嵌入到碳基质中,全部封装在薄薄的氧化铅外壳中。

随后他们对这种新的阳极材料在实验室的电池单元中进行了测试,在100个充电周期中,它的储能能力是传统石墨阳极的两倍,并且证明在整个过程中非常稳定。该团队能够通过向承载电池电荷的电解质溶液中添加氟乙烯碳酸酯来进一步提升其性能。

"我们的发现挑战了目前对这种类型的电极材料的理解,"该项目的主要研究者Christopher Johnson说。"我们的发现也为设计低成本、高性能的阳极材料提供了令人振奋的意义,这些材料可用于运输和固定储能,如电网的备用电源。"

该研究发表在《先进功能材料》杂志上。

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