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中美科学家研制出可快速充电的锂离子电池材料
2020-10-15 13:40  点击数:

  10月9日音讯 从我国科学技术大学得悉,我国科大合肥微标准物质科学国家研讨中心和化学与资料科学学院中科院能量转化资料要点实验室季恒星教授联合美国加州大学洛杉矶分校段镶锋教授等在锂离子电池范畴获得重要发展。

  IT之家了解到,研讨成果以 “Black Phosphorus Composites with Engineered Interfaces for High-Rate High-Capacity Lithium Storage”为题,于2020年10月9日宣布在世界闻名学术期刊《科学》杂志(Science2020,370, 192–197)。

  我国科学技术大学标明,决议锂离子电池功率密度的要害之一在于负极资料的倍率功能。季恒星课题组近年来的研讨发现:黑磷用作碱金属离子电池负极具有极高的质量容量(Angew. Chem. Int. Ed.2020,59, 2318;ACS Appl. Mater. Inter.2019,11, 16656),且黑磷的层状结构和半导体性质也预示黑磷应具有极高的倍率功能。可是深入研讨发现黑磷简单从二维片层的边际开端产生结构的损坏(J. Am. Chem. Soc.2018,140, 7561),经过化学修饰可以安稳黑磷的鸿沟结构并伴随着相关物理性质的重现(Angew. Chem. Int. Ed.2019,58, 1479;Adv. Mater.2017,29, 1605776)。受这些研讨成果启示,季恒星等选用高能球磨的方法获得了黑磷纳米片与石墨纳米片并肩平行摆放且经过碳 - 磷共价键衔接的复合资料,使锂离子可以在复合资料内高效络绎;更进一步经过聚苯胺包覆优化固态电解质界面膜,使锂离子可以快速进入复合资料。

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  ▲ 黑磷复合负极资料结构和储锂功能 图源:我国科学技术大学

  据介绍,复合资料在压实密度到达1.49 g/cm-3的条件下可在13 A/g 的电流密度下完成近500 mAh/g(复合资料)的可逆质量容量,并安稳循环达2000次。电化学原位 X - 射线吸收谱和飞翔时刻二次离子质谱测验成果别离标明:碳 - 磷共价键的构成是进步黑磷电化学反响才能的要害;聚苯胺经电解液溶剂溶胀构成富含有机组分的固态电解质界面膜,是进步锂离子进入复合资料颗粒才能的要害。

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