导读:为了克服传统锂离子电池充电时间缓慢的问题,日本科学与技术高级研究所的科学家开发出了一种新的负极材料,可以实现超快速充电。
这种新型材料通过一种简单、环保和高效的方法生产,在数千次循环中还能保持其大部分的初始容量。这项研究的结果将为电动汽车的快速充电和耐用电池铺平道路。
随着对气候变化的关注,越来越多的研究人员目前正专注于改进电动汽车,使其成为传统汽油车更具吸引力的替代品。除了安全性、自主性和耐用性之外,大多数人还希望充电速度加快。
缩短锂离子电池充电时间的方法之一是提高锂离子的扩散率,可以通过增加电池负极所用的碳基材料的层间距离来实现。
日本科学与技术高级研究所的科学家开发了一种相对简单、环保和高效的方式来生产氮含量极高的碳基负极。通过在800℃下煅烧这种热稳定的生物基聚合物,该团队成功地制备了一种碳阳极,其氮含量达到了创纪录的17%。他们验证了这种材料的成功合成,并使用各种技术研究其组成和结构特性,包括扫描电子隧道显微镜、拉曼光谱和X射线光电子光谱。
为了测试负极的性能,与更常见的石墨进行比较,研究人员建立了半电池和全电池,并进行了充放电实验。结果是非常有希望的,这种负极材料被证明适用于快速充电,这要归功于其增强的锂离子动力学。
此外,耐久性测试表明,使用该负极材料的电池,即使在3000次高速充放电循环后,仍能保持约90%的初始容量,这大大超过了石墨基电池的容量。
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