新材料提升锂电池容量

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1、新材料提升锂电池容量更新：2012-10-2913:17:08　作者：中国储能网新闻中心　来源：麻省理工《科技创业》点击：200次　【字号：大中小】   中国储能网讯：这项突破的核心是介孔二氧化钛-B微球，它的特征是有一些通道和空穴，可以畅通地让离子流过，具有一种类似电容的机制。   在二氧化钛-B结构中，这种准电容特性（pseudocapacitive）行为源自锂吸收与扩散的独特位置和能量转换，来源：橡树岭国家实验室   电池将获得改进，因为橡树岭国家实验室（：ORNLOakRidgeNationalLaboratory）的一项发现可以提高功率、能量密度和安全性，

2、同时显著减少充电时间。    研究小组的领导是刘寒山（HansanLiu），吉尔伯特•布朗（GilbertBrown）和帕兰斯•帕兰特门（ParansParanthaman），他们都是能源部实验室化学科学部的，他们发现，二氧化钛（titaniumdioxide）可制成一种非常理想的材料，可以增加表面积，具有快速充放电功能，可用于锂离子电池。与传统技术相比，充电时间和容量上的差异是惊人的。“我们可以在六分钟使电池充电达到满容量的50％，而传统的基于石墨的锂离子电池，在同样的时间只能存10％，”刘寒山说。    与商业钛酸锂（lithiumtitanate）材料相比，橡

3、树岭国家实验室的化合物还拥有更高的容量，每克256-165毫安时，而且有一个倾斜的放电电压，有益于控制充电状态。与此特点相结合的是，事实上，这种氧化物材料非常安全，持久耐用，可替代商用石墨，这就使它非常适合用于混合动力电动汽车，也可进行其他高功率应用。    这项成果，最近发表在《先进材料》（AdvancedMaterials）上，具有特别重要的意义，可用于太阳能、风能和智能电网的固定储能系统。二氧化钛带有青铜多晶型（bronzepolymorph），也有优势，可望更便宜，刘寒山说。    这项突破的核心是二氧化钛的新架构，名为介孔二氧化钛-B（mesoporous

4、TiO2-B）微球，它的特征是有一些通道和空穴，可以畅通地让离子流过，具有一种类似电容的机制。因此，锂离子电池用二氧化钛-B替代石墨电极，充放电就更迅速。    “理论研究已经发现，在二氧化钛-B结构中，这种准电容特性（pseudocapacitive）行为源自锂吸收与扩散的独特位置和能量转换，”作者在他们的论文中写道。    帕兰特门指出，这种微球形状材料可以进行传统的电极制造，能制成紧凑型电极层。然而，他也指出，这种材料的生产过程是复杂的，涉及到很多步骤，所以还需要更多的研究，以确定是否可扩大规模。论文的其他作者有毕中合（ZhongheBi）、孙晓光（Xiao-

5、GuangSun），雷蒙德•尤纳西（RaymondUnocic）和戴盛（ShengDai）。这项研究的支持来自美国能源部科学办公室，橡树岭国家实验室的实验室定向研究和发展计划，以及橡树岭国家实验室的共享用户设施，是由基础能源科学赞助的。石墨烯电极提升锂电池容量更新：2012-10-2913:09:16　作者：新闻中心　来源：麻省理工《科技创业》点击：129次　【字号：大中小】   中国储能网讯：锂离子电池已广泛用于许多电子设备，在我们日常生活中很重要。然而，二十年来，稳步提高10-15％之后，锂离子电池的能量密度目前已接近其理论极限，制约它能量的，就是这些电池使用的

6、阴极和阳极材料。因此，近年来，全球都积极追求下一代能源储存系统。   （a）功能性石墨烯片结构示意图（上图），具有理想的双峰多孔结构（较下方的图像），这非常有利于锂氧电池运行。（b）锂氧电池的放电曲线采用FGS（C/O=14）作为空气电极（PO2=2ATM）。   来源：太平洋西北国家实验室有一种这样的系统就是金属/空气电池，它具有高得多规格能量，胜过现有的大多数原电池和充电电池。    “金属/空气电池是独特的，因为正极活性材料不是存储在电池中，”张基广（Ji-GuangZhang）博士说，他是西北太平洋国家实验室（PacificNorthwestNational

7、Laboratory）转型材料科学项目的研究员。   “相反，环境中的氧气被还原，在空气电极内的催化表面，形成一种氧物化或过氧化氢离子（peroxideion），进一步与电解液中的阳离子（cationic）成分反应。Li/O2偶特别有吸引力，因为它可能具有最高的规格能量，在所有已知的电化学偶中都是这样。”在迄今探讨的各种电化学储能系统中，锂空气电池最有前途的一种技术，理论能量密度接近十倍于传统的锂离子电池。这是因为锂金属作为阳极，容量十倍于传统石墨阳极，而氧气作为锂空气电池的正极，可从环境中自由吸收，这就显著减少了电池重量和成本。    为了用于实用设备如电动汽