研發(fā)中心的鉛基陽(yáng)極將鋰電池儲(chǔ)能能力提高一倍

近年來(lái)，隨著對(duì)可再生能源利用的巨大需求，和對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題的日益關(guān)注，以鋰電池為代表的二次電池（可充電電池或蓄電池）——這種能夠?qū)⑵渌问侥芰哭D(zhuǎn)換成的電能，并預(yù)先以化學(xué)能的形式存儲(chǔ)下來(lái)的儲(chǔ)能技術(shù)，持續(xù)革新著能源系統(tǒng)。

現(xiàn)階段，鋰離子電池已經(jīng)成為電動(dòng)汽車最重要的動(dòng)力源，其發(fā)展經(jīng)歷了三代技術(shù)的發(fā)展，其中，鈷酸鋰正極為第一代，錳酸鋰和磷酸鐵鋰為第二代，三元技術(shù)則為第三代。

隨著正負(fù)極材料向著更高克容量的方向發(fā)展和安全性技術(shù)的日漸成熟、完善，更高能量密度的電芯技術(shù)正在從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化，應(yīng)用到更多場(chǎng)景里。

當(dāng)涉及到擴(kuò)展當(dāng)今鋰離子電池的功能時(shí)，各種替代材料都擺在了桌面上，從鹽，到硅，再到微波塑料。由于在電池系統(tǒng)中的豐富性、低成本和熟悉性，鉛是一個(gè)具有足夠吸引力的選擇，科學(xué)家們剛剛證明了這種材料如何構(gòu)成一種新型鋰電池陽(yáng)極的基礎(chǔ)，從而提供更大的存儲(chǔ)容量。

作為鋰電池中的兩個(gè)電極之一，陽(yáng)極在充電時(shí)裝載鋰離子，并在放電時(shí)釋放鋰離子。石墨是目前鋰電池陽(yáng)極的首選材料，而且作用很好，在數(shù)千次充電循環(huán)中都能保持穩(wěn)定。但科學(xué)家們希望看到一些改進(jìn)的地方是它們的存儲(chǔ)能力，對(duì)于阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，鉛的潛力很大。

由于鉛被廣泛用于鉛酸電池（最古老的可充電電池），因此有完善的鉛供應(yīng)鏈，以及在其壽命結(jié)束時(shí)回收材料的系統(tǒng)。這一點(diǎn)，加上它的低成本和可獲得性，使得該團(tuán)隊(duì)嘗試在鋰離子電池中使用鉛基陽(yáng)極，并取得了一些有希望的早期結(jié)果。

該團(tuán)隊(duì)從大的氧化鉛顆粒開始，將其與碳粉結(jié)合并搖晃數(shù)小時(shí)。這就看到它們轉(zhuǎn)化為更小的微觀顆粒，嵌入到碳基質(zhì)中，全部封裝在薄薄的氧化鉛外殼中。

隨后他們對(duì)這種新的陽(yáng)極材料在實(shí)驗(yàn)室的電池單元中進(jìn)行了測(cè)試，在100個(gè)充電周期中，它的儲(chǔ)能能力是傳統(tǒng)石墨陽(yáng)極的兩倍，并且證明在整個(gè)過(guò)程中非常穩(wěn)定。該團(tuán)隊(duì)能夠通過(guò)向承載電池電荷的電解質(zhì)溶液中添加氟乙烯碳酸酯來(lái)進(jìn)一步提升其性能。

"我們的發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了目前對(duì)這種類型的電極材料的理解，"該項(xiàng)目的主要研究者Christopher Johnson說(shuō)。"我們的發(fā)現(xiàn)也為設(shè)計(jì)低成本、高性能的陽(yáng)極材料提供了令人振奮的意義，這些材料可用于運(yùn)輸和固定儲(chǔ)能，如電網(wǎng)的備用電源。"

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