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新型鈮酸鎳負(fù)極材料可將鋰離子電池充電速度提高十倍

時間:2021-11-19 10:35來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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（圖片來源：特溫特大學(xué)）
 
       據(jù)外媒報道，荷蘭特溫特大學(xué)（University of Twente）的研究人員使用一種全新材料——鈮酸鎳，作為鋰離子電池的負(fù)極，據(jù)稱可將充電速度提高十倍。
 
       這種負(fù)極材料不易損壞，從而減少電池發(fā)生故障或縮短壽命的風(fēng)險；另一優(yōu)點(diǎn)是制造過程不復(fù)雜。
 
       無論是用于電動汽車還是電網(wǎng)，電池性能還有很大的增長空間。加快充放電速度，或提高能量密度，需要電池更緊湊、更輕，這之間通常存在某種“博弈”。例如，高速公路旁的快速充電器，并非所有汽車和汽車電池都適合使用。因此，全世界都在尋找新材料。除了技術(shù)要求，大幅改善電池生產(chǎn)的可持續(xù)性和碳足跡，這一點(diǎn)也很重要。 
 
       新型鈮酸鎳材料（NiNb2O6）似乎具有非常理想的性能，經(jīng)過多次超快充電循環(huán)，也能恢復(fù)至原來的儲能水平。因其受益于“開放和規(guī)則“的晶體結(jié)構(gòu)，具有相同的電荷傳輸通道。
 
       這種材料的性能要優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)的石墨負(fù)極。石墨也是一種“開放”型材料，但是經(jīng)過若干次高速充電循環(huán)后，無法恢復(fù)至原來的水平，甚至?xí)霈F(xiàn)故障。在尋找替代品的過程中，特溫特大學(xué)也選擇過新型納米結(jié)構(gòu)材料。然而，該結(jié)構(gòu)中的通道組織方式更加隨機(jī)，甚至可能導(dǎo)致鋰在負(fù)極材料上沉積，在每次循環(huán)后使電池性能變差。除此之外，制造這些材料很復(fù)雜。相比之下，鈮酸鎳不需要凈化室這樣的基礎(chǔ)設(shè)施。
 
       高充放電速率確實(shí)對重量和能量密度有影響。鈮酸鎳比石墨更致密，具有更高的“體積”能量密度。研究人員針對各種現(xiàn)有的正極材料，對首個采用新型負(fù)極材料的全電池進(jìn)行了測試。結(jié)果顯示，這種負(fù)極非常適合應(yīng)用于能源電網(wǎng)、需要快速充放電的電動機(jī)器或電動重型運(yùn)輸。但是，要將其用于電動汽車，還需進(jìn)一步改進(jìn)。研究負(fù)責(zé)人Mark Huijben教授表示，這種新型負(fù)極還適合用鈉等材料替代鋰。
 
       這項(xiàng)研究是在特溫特大學(xué)MESA+研究所的特溫特先進(jìn)電池技術(shù)中心（Twente Centre for Advanced Battery Technology），與中國武漢理工大學(xué)和德國尤里希研究所（Forschungszentrum Jülich）合作完成的。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
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