美国一研究小组发现一种新材料,可以使手机锂电池的能量密度提高一倍

2020-09-03 08:23 ryder

我们日常应用最多的数码设备莫过于手机,几乎人人都有,随着锂电池技术的进步,手机这种便携式电子设备也不断需要更多的容量,来维持高性能的使用。那么在体积不变的前提下,提升锂电池的单位能量密度就显得越来越重要,锂电池的能量密度在未来是会持续的提高,这不单单影响这人们的通讯,在电动车等其他电力设备上,更小的体积和更高的能量密度的要求会越来越高。

美国西北大学研究团队研发出一种全新锂电池材料,使用这种材料可制造出性能更稳定的更大容量锂离子电池,以此来大幅提升智能手机、或者是电动车等电子设备的续航时间,相对目前的状况,最大甚至可以延长到两倍以上。
 
锂离子电池应用最为广泛,也是现代高性能电池的代表,其主要依靠锂离子在正极和负极之间移动放电来工作。如今,无论是消费电子,还是动力电池的应用,都对能量密度的要求越来越高,我们不断的在探索,不断的在提升产品性能的同时,也希望获得更持久的电力续航,通常,人们采用的是锂、氧和一种过渡金属的化合物为电池正极,这其中,正是过渡金属负责储存和释放电能,所以其性质也是电池容量的关键。
 
现阶段最常用的过渡金属是钴,研究发现,镁可以用来取代钴,可以提高容量的同时又降低成本,但镁也有明显的缺陷,电池性能退化过快,两轮充放电后就出现大幅下降。
 
但是此次研发的新材料是掺有铬和钒元素的锂镁氧化物,其用作锂离子电池的正极,电池容量出现了大幅提高,同时性能稳定、并不会迅速退化。
 
此外,研究人员尝试了将不同元素掺入锂镁氧化物的方案,计算出不同混合物各自的储能水平。经过长时间的反复试验最终他们发现,掺入铬和钒能在保持电池大容量的同时实现最稳定性能。
 
随后,研究小组先是为锂镁氧化物材料建立了一个结构模型。该模型详细到了单个原子,从中获取了众多数据,团队借此分析了全部充放电过程,发现其中的氧也会参与存储电能,因而容量比以往要大。
 
研究人员表示,下一步他们将在实验室中检验该新材料的实际应用表现。持续稳定的性能对目前锂电池的容量将获得重大突破。

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