新型快充電電池材料有哪些?
在快節奏的現代生活里,縮短一些不必要的等待時間是非常重要的,而快充電電池就是為了提高工作效率和符合時代需求而發明的一種電池。快充電電池材料有哪些呢?下面就來一起了解一下吧。
據英國劍橋大學官網消息,該校研究人員最近確定鈮鎢氧化物擁有更高的鋰通過速度,可用于研制能更快速充電的電池,而且,該氧化物的物理結構和化學行為有助深入了解如何構建安全、超快速充電電池。
電池主要由三個部件組成:正極、負極和電解質。當電池充電時,鋰離子從正電極中流出并通過晶體結構和電解質到達負極,在那里它們被存儲。此過程發生得越快,電池充電的速度就越快。
在尋找新快充電電池的電極材料時,研究人員通常嘗試使顆粒變得更小,但制造含有納米粒子的實用電池很困難:電解液會產生更多不必要的化學反應,因此電池的使用壽命不長,而且制造成本也很高。最新研究中使用的鈮鎢氧化物具有堅硬而開放結構,其不捕獲插入的鋰,并且粒子的大小比許多其他電極材料更大。
劍橋大學化學系博士后研究員肯特·格里菲斯解釋說:“許多電池材料都基于相同的兩個或三個晶體結構,但這些鈮鎢氧化物根本不同。氧化物通過氧氣‘支柱’保持打開,使鋰離子能以三維方式穿過它們,這意味著更多鋰離子可穿過它們,且速度更快。測量結果也顯示,鋰離子通過氧化物的速度,以比在典型電極材料高幾個數量級。”
除了高鋰遷移率外,鈮鎢氧化物也易于制造。格里菲斯說:“許多納米粒子結構需要多個步驟來合成,但這些氧化物很容易制造,不需要額外的化學品或溶劑。”
目前鋰離子電池中的大多數負極都由石墨制成,石墨具有高能量密度,但當以高倍率充電時,往往會形成被稱為“枝晶”的細長鋰金屬纖維,這會造成短路并導致電池著火,甚至發生爆炸。