科學(xué)家研制出可快速充電鋰離子電池材料 充電9分鐘可恢復(fù)約80%電量

新華社合肥10月9日電（記者 徐海濤）充電速度慢,、續(xù)航里程短,，是當(dāng)前制約電動汽車發(fā)展的主要因素之一,。近期,，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)季恒星教授研究組與美國加州大學(xué)洛杉磯分校,、中國科學(xué)院化學(xué)研究所等機構(gòu)合作,，研制出一種新型黑磷復(fù)合材料,，充電9分鐘即可恢復(fù)約80%的電量,，使兼具快速充電、高電荷容量,、長壽命優(yōu)點的鋰離子電池成為可能,。10月9日，國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)表了這項成果,。

黑磷是白磷的同素異形體,，特殊的層狀結(jié)構(gòu)賦予它很強的離子傳導(dǎo)能力和理論上很高的電荷容量，是極具潛力的“快充”電極材料,。然而,，黑磷容易從層狀結(jié)構(gòu)的邊緣開始發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，實測性能遠低于理論預(yù)期,。近期,，季恒星團隊采用“界面工程”策略將黑磷和石墨通過磷碳共價鍵連接在一起，在穩(wěn)定材料結(jié)構(gòu)的同時,，提升了黑磷石墨復(fù)合材料內(nèi)部對鋰離子的傳導(dǎo)能力,。

但是，電極材料在工作過程中會被電解液分解的化學(xué)物質(zhì)所包裹,，部分物質(zhì)阻礙鋰離子進入電極材料,，如同玻璃表面的灰塵阻礙光線穿透。聯(lián)合研究團隊用輕薄的聚合物凝膠做成防塵外衣,，“穿”在黑磷石墨復(fù)合材料的表面,，使鋰離子可以順利進入,。

“我們采用常規(guī)的工藝路線和技術(shù)參數(shù)，將黑磷復(fù)合材料做成電極片,。實驗室測量結(jié)果表明,，電極片充電9分鐘即可恢復(fù)約80%的電量，2000次循環(huán)后仍可保持90%的電荷容量,?！敝锌圃夯瘜W(xué)所研究員辛森介紹，如果能夠?qū)崿F(xiàn)這款材料的大規(guī)模生產(chǎn),，找到匹配的正極材料及其他輔助材料,，并針對電芯結(jié)構(gòu)、熱管理和析鋰防護等進行優(yōu)化設(shè)計,，將有望獲得能量密度達每千克350瓦時并具備快速充電能力的鋰離子電池,。

據(jù)了解，具備每千克350瓦時能量密度的鋰離子電池,，能使電動汽車的行駛里程接近1000公里,。結(jié)合快速充電能力，將使電動汽車的用戶體驗大幅提升,。

“我們希望能發(fā)現(xiàn)一款既能在綜合性能指標(biāo)方面給行業(yè)以期待,，又能適應(yīng)工業(yè)化電池生產(chǎn)流程的電極材料?！奔竞阈墙淌谡f,，他的團隊將進一步深入認(rèn)識這款新材料的微觀結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和電化學(xué)反應(yīng)過程等基礎(chǔ)科學(xué)問題,，了解產(chǎn)業(yè)界對電池材料的性能需求,，推進新材料在電動汽車、消費電子等行業(yè)的應(yīng)用發(fā)展,。