一種使用石墨陽極制造快速充電鋰離子電池的新方法

　　近年來，工程師和材料科學(xué)家一直在嘗試創(chuàng)造越來越先進的電池技術(shù)，這些技術(shù)充電速度更快，使用壽命更長，并且可以存儲更多能量。這些電池終將在電子和能源行業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，為市場上各種便攜式設(shè)備以及電動汽車提供動力。

　　鋰離子電池 （LiB） 是目前廣泛使用的電池，為我們?nèi)粘Ｊ褂玫拇蠖鄶?shù)電子產(chǎn)品提供動力。因此，確定可擴展的方法來提高這些電池的充電速度是能源領(lǐng)域的主要目標(biāo)之一，因為它不需要改用全新的電池成分。

　　中國華中科技大學(xué)的研究人員近提出了一種開發(fā)含有石墨基材料的快速充電鋰電池的新策略。他們提出的電池設(shè)計在《自然能源》雜志上發(fā)表的一篇論文中概述，被發(fā)現(xiàn)可以成功地加快鋰電池的充電時間，同時也使它們即使在充電數(shù)千次后也能保留大部分容量。

　　“電解質(zhì)中鋰離子的去溶劑化和固體電解質(zhì)界面（SEI）的擴散是限制石墨基鋰離子電池快速充電的兩個決定性步驟，”涂水斌、張寶及其同事在論文中寫道。

　　“我們表明，低溶劑配位的 Li +溶劑化結(jié)構(gòu)可以在無機物質(zhì)的內(nèi)亥姆霍茲平面附近誘導(dǎo)產(chǎn)生。具體來說，相比之下，Li 3 P 可以通過 SEI實現(xiàn)更低的 Li +去溶劑化勢壘和更快的 Li +擴散能力到常規(guī) SEI 組件?！?/p>

　　本質(zhì)上，研究人員進行了一系列測試，以評估各種固體電解質(zhì)界面（SEI）成分如何影響所謂的Li +溶劑化結(jié)構(gòu)，從而減少電池充電所需的時間。終，他們確定了一種材料組合，可以提高所謂的 Li +去溶劑化過程的效率，從而使 Li +離子能夠快速遷移穿過 SEI。

　　然后，該團隊發(fā)現(xiàn)了一種基于稱為 PS 石墨的材料的有前途的陽極，該材料由石墨表面頂部的超薄磷層組成。他們制造了這些陽極并將其集成到鋰電池中，然后通過實驗評估其性能。

　　Tu、Zhang 和他們的同事寫道：“我們在石墨表面構(gòu)建了超薄 S 橋磷層，該層可原位轉(zhuǎn)化為具有高離子電導(dǎo)率的晶體 Li 3 P 基 SEI。” “我們采用這種石墨陽極的軟包電池顯示，充電 10 分鐘和 6 分鐘（6C 和 10C）分別可達(dá)到 91.2% 和 80% 的容量，并且在 6C 充電速率下經(jīng)過 2，000 多次循環(huán)后，容量保持率為 82.9%。 ”

　　總體而言，Tu、Zhang 及其同事的論文強調(diào)了 SEI 組件和結(jié)構(gòu)考慮因素在影響 LiB 電池充電速度方面的關(guān)鍵作用。未來，他們提出的方法和有希望的實驗結(jié)果可能有助于開發(fā)日益快速充電和耐用的鋰電池，這有助于滿足電子行業(yè)的迫切需求。

　　研究人員在論文中總結(jié)道：“我們的工作強調(diào)了界面化學(xué)對于 Li +溶劑化結(jié)構(gòu)和 SEI 形成的重要性，并且可以作為設(shè)計快速充電 LiB 的有效 SEI 組件的指南?！?/p>