鈦基電極材料助力未來電池可持續(xù)設(shè)計

莫斯科的科學(xué)家開發(fā)出一種用于金屬離子電池的鈦基電極材料，他們稱挑戰(zhàn)了該元素陰極電位的感知智慧，這可能為研究人員提供一個可持續(xù)設(shè)計、經(jīng)濟(jì)高效的鈦基電極的場地。

一直以來，鋰離子電池的生產(chǎn)材料——鋰和鈷的開采存在著一些爭議，替代的化學(xué)材料是許多從事儲能研究機(jī)構(gòu)研究的重點(diǎn)。鈉離子和鉀離子電池都具有代替鋰的潛力，而鈦是研究替代陰極中鈷的材料之一。但人們對鈦的研究興趣其實較為有限，因為鈦的潛力很低，限制了電池的容量。盡管市面上已有鈦酸鋰電池，但因為能量密度較低等原因始終占據(jù)很少的市場份額。

近日，俄羅斯Skoltech能源科技中心（CEST）的科學(xué)家稱，他們已經(jīng)克服困難，在設(shè)計基于鈦元素的金屬離子電池陰極材料方面取得了突破。

據(jù)報道，該小組開發(fā)的材料氟化鈦磷酸鹽（KTiPO4F）在鉀離子電池中進(jìn)行了測試，其電極電勢為3．6 V，這意味著，與之結(jié)合的電池可以在此電壓下工作，并且在充電速率為5c的情況下，充電100次后也不會出現(xiàn)容量衰減。（5倍的電流相對于電池容量）。

Skoltech能源科技中心的負(fù)責(zé)人說：“這是一個不同尋常的結(jié)果，它打破了電池圈長期存在的定式思維，即因為鈦的潛力低，鈦基材料只能用作陽極。”科學(xué)家認(rèn)為，陰極材料出乎意料的高性能可能是由于兩個陰離子的累積誘導(dǎo)效應(yīng)和電荷／空位序的協(xié)同作用?？茖W(xué)家相信，高壓KTiPO4F的發(fā)現(xiàn)可以為尋找和開發(fā)新型含鈦陰極材料提供新的動力。

從無機(jī)化學(xué)和固態(tài)化學(xué)的角度來看，鈦基材料用作陰極是一個很好的案例，它向我們證明，不應(yīng)該盲目遵循普遍接受的教條，而應(yīng)該睜大眼睛看清問題。選擇了正確的化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)和合成方法，不可能的事情就會變成可能，就可能發(fā)現(xiàn)具有新性能的新材料以及實際應(yīng)用的新機(jī)會。

科技中心表示，這一發(fā)現(xiàn)為未來電池設(shè)計提供了一個案例，促進(jìn)行業(yè)積極投入設(shè)計成本低、可持續(xù)的新材料。