德國(guó)卡爾斯魯厄理工學(xué)院的科學(xué)家們正在領(lǐng)導(dǎo)一項(xiàng)新的鋰離子電池陽(yáng)極的研究。據(jù)研究人員稱，這種新發(fā)明具有鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)比其他陽(yáng)極材料更簡(jiǎn)單、更廉價(jià)的生產(chǎn)方法供應(yīng)強(qiáng)大的全面性能。

今天的鋰離子電池有很多證據(jù)證明其不足，這促使人們考慮在此類設(shè)備中使用過(guò)多的新材料。當(dāng)談到陽(yáng)極，目標(biāo)是整合材料與更好的電荷率和能量密度比通常使用的石墨，并找到使用鋰的安全方法而不會(huì)冒著樹(shù)枝狀晶體的風(fēng)險(xiǎn)。

鈦酸鋰已經(jīng)證明了它的前景并具有一定的商業(yè)價(jià)值，但是用這種材料制作的陽(yáng)極往往具有比石墨更低的能量密度以及與循環(huán)壽命和充電率相關(guān)的挑戰(zhàn)。

鈦酸鋰離子電池是從儲(chǔ)能供應(yīng)鏈中消除稀有，昂貴和對(duì)環(huán)境有害的材料（尤其是鈷和鎳的眾多途徑之一。

據(jù)了解，迄今為止，此類電池受到陽(yáng)極和陰極的不匹配性能的限制，并試圖通過(guò)使用3D多孔結(jié)構(gòu)并將碳納米膜植入其設(shè)備來(lái)克服這些問(wèn)題。這些通過(guò)一系列新穎的過(guò)程整合在一起，包括分子偶聯(lián)，冷凍干燥和熱解。

由卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）工作人員領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家們使用鈦酸鑭鋰陽(yáng)極（LLTO）取得了令人鼓舞的結(jié)果，該陽(yáng)極具有鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)。他們與來(lái)自我國(guó)吉林大學(xué)的同事在《自然通訊》上發(fā)表的論文中描述了鈦酸鑭鈣鈦礦作為鋰離子電池陽(yáng)極的工作。

在實(shí)驗(yàn)中，陽(yáng)極的工作電壓低于1V，可逆容量為每克225毫安時(shí)，3000次循環(huán)后容量保持79％。KIT應(yīng)用材料－儲(chǔ)能系統(tǒng)研究所的負(fù)責(zé)人HelmutEhrenberg說(shuō)：“最終，電池電壓和存儲(chǔ)容量決定了電池的能量密度。在未來(lái)，LLTO陽(yáng)極可以特別安全和耐用的高性能電池。”

該小組指出，他們的陽(yáng)極的性能是在沒(méi)有復(fù)雜的納米級(jí)工程的情況下實(shí)現(xiàn)的。即使是較大的顆粒，LLTO陽(yáng)極也比研究更為普遍的鈦酸鋰氧化物表現(xiàn)出更好的功率密度和電荷率。

研究人員將其歸因于LLTO的偽容能特性，即離子插入并將其電荷轉(zhuǎn)移到活性材料層中。Ehrenberg說(shuō)：“由于顆粒更大，LLTO原則上可以使電極生產(chǎn)更簡(jiǎn)單、更便宜。”

該小組說(shuō)，他們的工作強(qiáng)調(diào)了鈦酸鋰離子電池化學(xué)性質(zhì)的重要性，并補(bǔ)充說(shuō)，他們希望促進(jìn)鑒定和開(kāi)發(fā)其他具有令人滿意的電化學(xué)性能的新的鈦基陽(yáng)極材料的新研究。