編者按:電池作為能源存儲解決方案,每天都在廣泛的應(yīng)用中使用??紤]到電動汽車市場的快速增長,尋求先進(jìn)的電池解決方案一直受人關(guān)注。鋰離子電池(Li-Ion)通常用于小型電子設(shè)備和電動汽車,此類電池的最大優(yōu)點(diǎn)是能量密度高(體積小、能量高),而且是許多應(yīng)用的重要部分?,F(xiàn)在,研究人員主要專注于提高其電池容量,改進(jìn)電池設(shè)計,以增加電池充電次數(shù)。
據(jù)外媒報道,德國海德堡大學(xué)(Heidelberg University)和波蘭西波莫瑞工業(yè)大學(xué)(West Pomeranian University of Technology)的研究人員近日得出結(jié)論,金屬氧化物納米晶體(氧化錫SnO2和氧化錳MnO2)可顯著提高電池容量。使用此類材料時,電池能夠比常用的石墨陽極電池多存儲3倍的能量。金屬陽極是相對容易制造的無機(jī)化合物,但是在電池充電/放電的過程中,其具有磨損快和體積變化大的缺點(diǎn)。研究人員通過把金屬氧化物納米晶體包圍3D石墨烯結(jié)構(gòu)來解決該問題。石墨烯可為氧化錫陽極提供更好堅固性、連接性和多孔性,氧化錫陽極內(nèi)部具有更好的電子和離子遷移率。
研究人員提出一種改進(jìn)鋰離子電池陽極材料的新技術(shù)。該研究表明,金屬氧化物納米晶體(氧化錫SnO2和氧化錳MnO2)與空心碳球(HCS)結(jié)合,可顯著提高電池的電化學(xué)性能。研究結(jié)果非常好,在45次循環(huán)充放電后,電池容量達(dá)370mAh / g(HCS / SnO2)和266mAh / g(HCS / MnO2)。而在沒有金屬氧化物納米晶體陽極的情況下,電池容量僅為188mAh / g。在100次充放電循環(huán)后,結(jié)果仍表明該電池具優(yōu)異的長期循環(huán)穩(wěn)定性。
通常來說,一種材料可能對鋰離子電池來說,是很好的解決方案,但是其未必也適用于其他類型的電池。但是在陽極中應(yīng)用金屬氧化物材料也可為鈉離子電池(Sodium Ions batteries)提供良好性能,鈉離子電池價格更便宜,可能是鋰離子的替代品。
金屬氧化物是成本效益很好的材料,考慮到其可與大規(guī)模生產(chǎn)的空心碳球結(jié)合使用,該陽極材料解決方案具有很大的商業(yè)應(yīng)用潛力。
原標(biāo)題:德國波蘭兩大學(xué)研究人員研發(fā)新電池陽極材料