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德国波兰两大学研究人员研发新电池阳极材料

电池作为能源存储解决方案,每天都在广泛的应用中使用。考虑到电动汽车市场的快速增长,寻求先进的电池解决方案一直受人关注。锂离子电池(Li-Ion)通常用于小型电子设备和电动汽车,此类电池的最大优点是能量密度高(体积小、能量高),而且是许多应用的重要部分。现在,研究人员主要专注于提高其电池容量,改进电池设计,以增加电池充电次数。

据外媒报道,德国海德堡大学(Heidelberg University)和波兰西波莫瑞工业大学(West Pomeranian University of Technology)的研究人员近日得出结论,金属氧化物纳米晶体(氧化锡SnO2和氧化锰MnO2)可显著提高电池容量。使用此类材料时,电池能够比常用的石墨阳极电池多存储3倍的能量。金属阳极是相对容易制造的无机化合物,但是在电池充电/放电的过程中,其具有磨损快和体积变化大的缺点。研究人员通过把金属氧化物纳米晶体包围3D石墨烯结构来解决该问题。石墨烯可为氧化锡阳极提供更好坚固性、连接性和多孔性,氧化锡阳极内部具有更好的电子和离子迁移率。

研究人员提出一种改进锂离子电池阳极材料的新技术。该研究表明,金属氧化物纳米晶体(氧化锡SnO2和氧化锰MnO2)与空心碳球(HCS)结合,可显著提高电池的电化学性能。研究结果非常好,在45次循环充放电后,电池容量达370mAh / g(HCS / SnO2)和266mAh / g(HCS / MnO2)。而在没有金属氧化物纳米晶体阳极的情况下,电池容量仅为188mAh / g。在100次充放电循环后,结果仍表明该电池具优异的长期循环稳定性。

通常来说,一种材料可能对锂离子电池来说,是很好的解决方案,但是其未必也适用于其他类型的电池。但是在阳极中应用金属氧化物材料也可为钠离子电池(Sodium Ions batteries)提供良好性能,钠离子电池价格更便宜,可能是锂离子的替代品。

金属氧化物是成本效益很好的材料,考虑到其可与大规模生产的空心碳球结合使用,该阳极材料解决方案具有很大的商业应用潜力。

作者:余秋云

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