改写锂电池常规 新一代电池用碳作负极

　　近日，加拿大阿尔伯塔大学的科研小组对外公布，他们使用碳纳米管(CNT)研发出一种新电池，比现在广泛使用的锂电池充电更快、耐用性更持久。诱导崔博士补充道：“我们尝试使用了多种不同的材料。通常，碳被用作锂离子电池的正极，但是我们把碳用作负极，使用诱导氟化工艺制作电池。”

　　使用碳的优势是由于它的经济性和安全性，并且能量输出是目前锂离子电池的5—8倍。此外，这种新型电池的性能也优于还处在研发阶段的锂硫电池和锂空气电池。例如，诱导氟化技术可以用于生产快速充电、耐力更持久的手机电池。

　　崔博士说道：“以前，大家都不知道碳用作电池负极可以得到这么好的性能。这是我们技术的特别之处，在《自然科学报告》发表的论文中也进行了详细描述。这是一个漫长的研发过程，我们发现了碳的特殊性能，坚持试验了三年才得到现在的结果。”

　　崔博士现在是技术研发公司AdvEn Solutions的首席技术官。AdvEn Solutions公司计划在2014年年底前制作出电池样品，并研发三种电池满足不同的需求：第一种电池实现较高的输出功率和较长的使用周期;第二种电池实现快速充放电;第三种可实现高容量储能。

　　崔博士说道：“我们还有很多工作要做，但是我们相信这项技术在未来的商用前景会非常好。”

　　AdvEn Solutions公司隶属于阿尔伯塔大学化学材料工程系，目前计划再吸收若干个科研人并获得更多的资助。该公司最近刚和美国Lockheed Martin航空公司建立合作关系，计划为这种新技术的碳阴极研发阳极材料。 

　　点评：能量输出是目前锂离子电池的5—8倍，这比上文的沙子电池更加具有优势了。当然这种前沿技术暂时难以实现，我们唯有观望。

　　锂离子电池负极材料Li4Ti5O12研究取新进展

　　锂离子电池以其高能量、高功率密度等特点，在小型移动电子设备上得到了广泛应用，目前正致力于开发电动汽车以及智能电网用长寿命锂离子储能电池。

　　尖晶石结构的Li4Ti5O12作为一种新的负极材料，正逐渐成为研究热点。Li4Ti5O12其电位平台在1.54V，高的电位平台避免了锂枝晶的形成，从而提高了电池的安全性能；同时在锂离子嵌入/脱出过程中的体积“零应变”，具有潜在的循环性好的优势。

　　纯Li4Ti5O12为宽带隙材料，具有低的电子电导率，无法在大电流密度下进行充放电；而且以Li4Ti5O12为负极的锂离子电池在使用和贮存过程中由于表面催化反应，有持续胀气问题，带来一定安全隐患和降低循环寿命。

　　对其进行表面包覆是解决其问题的有效途径之一，但如何得到均匀的包覆层以及实现在较低温度下得到高电导率的包覆层一直是一个重要的技术难题。

　　中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)的清洁能源实验室E01组博士生赵亮与胡勇胜研究员等提出了一种利用含氮元素离子液体实现均匀薄层(1-2nm)含氮元素掺杂碳包覆Li4Ti5O12负极材料的技术，包覆改性后的材料显示了突出的循环性(半电池循环2000次容量保持率83%)与倍率特性(在10C(6分钟充放电)倍率下容量保持率80%，容量为129 mAh/g)。

　　这种方法的优点在于：离子液体具有较低的蒸汽压，在热处理过程中不会有溶剂挥发的问题，所以易于形成均匀的包覆层；离子液体有种类丰富的阴、阳离子可以选择，便于调节其中氮的构型和含量。此外，该低温包碳方法还可以推广到对其它电极材料的包覆。以上工作发表在Adv. Mater. , 23, 1385-1388, 2011上。