特温特大学采用新型铌酸镍负极材料 将锂离子电池充电速度提高十倍
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盖世汽车 Elisha2021-11-18

荷兰特温特大学研究人员使用一种全新材料铌酸镍作为锂离子电池的负极,可将充电速度提高十倍,并减少电池发生故障或缩短寿命的风险。

盖世汽车讯 据外媒报道,荷兰特温特大学(University of Twente)的研究人员使用一种全新材料——铌酸镍,作为锂离子电池的负极,据称可将充电速度提高十倍。

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(图片来源:特温特大学)

这种负极材料不易损坏,从而减少电池发生故障或缩短寿命的风险;另一优点是制造过程不复杂。

无论是用于电动汽车还是电网,电池性能还有很大的增长空间。加快充放电速度,或提高能量密度,需要电池更紧凑、更轻,这之间通常存在某种“博弈”。例如,高速公路旁的快速充电器,并非所有汽车和汽车电池都适合使用。因此,全世界都在寻找新材料。除了技术要求,大幅改善电池生产的可持续性和碳足迹,这一点也很重要。 

新型铌酸镍材料(NiNb2O6)似乎具有非常理想的性能,经过多次超快充电循环,也能恢复至原来的储能水平。因其受益于“开放和规则“的晶体结构,具有相同的电荷传输通道。

这种材料的性能要优于标准的石墨负极。石墨也是一种“开放”型材料,但是经过若干次高速充电循环后,无法恢复至原来的水平,甚至会出现故障。在寻找替代品的过程中,特温特大学也选择过新型纳米结构材料。然而,该结构中的通道组织方式更加随机,甚至可能导致锂在负极材料上沉积,在每次循环后使电池性能变差。除此之外,制造这些材料很复杂。相比之下,铌酸镍不需要净化室这样的基础设施。

高充放电速率确实对重量和能量密度有影响。铌酸镍比石墨更致密,具有更高的“体积”能量密度。研究人员针对各种现有的正极材料,对首个采用新型负极材料的全电池进行了测试。结果显示,这种负极非常适合应用于能源电网、需要快速充放电的电动机器或电动重型运输。但是,要将其用于电动汽车,还需进一步改进。研究负责人Mark Huijben教授表示,这种新型负极还适合用钠等材料替代锂。

这项研究是在特温特大学MESA+研究所的特温特先进电池技术中心(Twente Centre for Advanced Battery Technology),与中国武汉理工大学和德国尤里希研究所(Forschungszentrum Jülich)合作完成的。

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