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          湖南省長沙市中南大學資源循環研究院

        科學家發現新型鉛基陽極,可用于新一代鋰離子電池

        來源:本站 發布時間:2021年02月23日 作者:

              鋰離子電池一直被廣泛應用于手機、筆記本電腦和電動汽車等設備。但科學家們一直在尋找新的、更優化的組件,從而發明出性能更好的電池,拓展其應用領域。有報告稱,低成本材料鉛和碳可用于鋰離子電池的電極設計。

              研究人員表示:“此項研究對于設計低成本、高性能、可持續發展的鋰離子電池意義重大,可以為混合動力和純電動汽車提供動力?!变囯x子電池的工作原理是在充放電過程中,鋰離子在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌。目前的石墨陽極可進行數千次充放電循環,但在儲能方面似乎已達到極限。



              相關人員表示:“我們決定使用鉛替代石墨作為陽極材料?!便U儲量豐富且廉價,因此一直備受矚目。此外,作為汽車輔助電源,鉛酸電池歷史悠久,因此鉛擁有完善的供應鏈,是世界上回收利用最多的材料之一。該陽極并非一塊普通鉛板,而是由無數個具有復雜結構的微觀顆粒組成,即鉛納米顆粒嵌入碳基質中,被氧化鉛薄殼包圍。該結構聽起來很復雜,但研究團隊發明出一種簡單、低成本的制造方法——采用的方法包括將大的氧化鉛顆粒與碳粉混合并振蕩數小時,從而形成具有所需核-殼結構的微觀顆粒。

              在實驗室中,研究人員共對鉛基納米復合陽極電池進行了100多次充電循環測試。結果顯示,其儲能能力是當前石墨陽極電池的兩倍(重量相同情況下)。小粒徑的顆??删徑鈮毫?,而碳基質又可提供所需的導電性,并充當緩沖劑,防止循環過程中破壞體積膨脹,因此該電池可在循環過程中實現性能穩定。研究小組還發現,向標準電解液中添加少量碳酸氟代亞乙酯同樣可以顯著提高性能。



              研究人員表示:“這一發現將對理解鉛和硅陽極的反應機理產生重要影響?!惫桕枠O是新一代鋰離子電池的低成本、高性能選擇。研究還顯示:“我們的發現不僅可以幫助理解這種電極材料,還為設計低成本、高性能陽極材料提供了積極意義。這種陽極材料可用于運輸和固定式存能系統,如電網的備用電源?!?/span>




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