中國研發(fā)高性能雙離子鈦酸鋰電池

中國科學家研制出了一種鈦酸鋰正極和石墨負極雙離子電池。他們的研究集中在由于材料的低比容量而產生的一些困難上，并且他們的裝置展示了鈦酸鋰電池的領先性能。

深圳先進技術研究院牽頭的一個集團——中國科學院(CAS)——制造鈦酸鋰電池110毫安時每克的比容量和3 V的放電電壓，以及充電700次后保留100%的能力。根據中科院的說法，這使它躋身于文獻報道的最佳雙離子電池之列。

該電池由鈦酸鋰陽極和石墨陰極組成，但研究人員沒有提供電解質材料的細節(jié)。

鈦酸鋰電池是消除能源儲能供應鏈中稀有、昂貴和破壞環(huán)境的材料，特別是鈷和鎳的途徑之一。

CAS指出，這種電池迄今為止由于正極和負極的不匹配特性而受到限制，并試圖通過使用3D多孔結構和在其設備中植入碳納米膜來克服這些問題。這些都是通過一系列的新過程集成的，包括分子耦合，冷凍干燥和熱解。

科學家們描述了他們的方法“用三維多孔結構將碳納米膜原位植入鈦酸鋰作為高性能雙離子電池的快速動力學陽極”，該方法最近發(fā)表在《化學工程》上。該小組表示，多孔結構顯著提高了電池的鋰離子擴散系數(shù)，而雙離子結構利用更快的動力學來提高比容量。

鈦酸鋰(LTO)陽極與石墨陰極配對的雙離子電池(DIB)具有環(huán)保，出色的循環(huán)穩(wěn)定性和良好的安全性，因此在儲能應用中具有吸引力。然而，鈦酸鋰-雙離子電池的比容量仍然相對較低，這歸因于石墨陰極與鈦酸鋰陽極之間由于鈦酸鋰的低電導率而導致的失配反應動力學。

在這項工作中，研究人員提出了一種通過結合有機分子偶聯(lián)，冷凍干燥和熱解過程，將碳納米膜原位注入鈦酸鋰復合材料并同時形成3D多孔結構的策略。

因此，鋰離子的擴散系數(shù)顯著提高。此外，構建了將這種快速動力學的鈦酸鋰與環(huán)保的膨脹石墨(EG)陰極相結合的雙離子電池配置，它具有高的比容量，良好倍率能力，長循環(huán)穩(wěn)定性以及在700次循環(huán)后100%的容量保持率，是所報道的雙離子電池的最佳循環(huán)性能。

中科院稱，深圳研發(fā)的這種設備是使用鈦酸鋰化學物質的性能最好的全電池之一。該研究院計劃繼續(xù)在這一領域開展工作，因為它顯示了在高度安全和環(huán)保的能源儲能應用方面的巨大潛力。