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锂离子电池可以扩容吗?

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编辑时间 : 2020-11-14

  锂离子电池的阴极(阳极)由锂和过量的金属如钴、镍、锰组成,而阳极(阴极)材料由石墨和铜制成。锂离子会在两个电极和电解液之间来回移动,正极材料对电池容量影响很大。石墨虽然具有很高的稳定性和储存耐久性,但经过1000次充放电循环后,不会影响电池性能。可惜其理论存储容量很低,越来越难以满足现代人的需求。

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  目前,许多科学家将希望寄托在锂和硅材料上,以提高电池容量。他们认为这些材料可以将存储容量增加2倍,并显著提高能量密度。从实验结果来看,性能也不错,但是还有其他选择吗?最近阿贡国家实验室发现磷的应用潜力很大,其储存量高于石墨,与硅相同,理论储存量是石墨的10倍。

  只有磷,像硅和锂,在电池充电时会“膨胀”,这会破坏材料的耐久性和寿命。然而,该团队认为这仍然是一项具有挑战性的研究。美国阿尔贡国家实验室的化学家桂徐良说,磷具有很高的能量吸附能力。还发现磷和阳极的初始库仑效率在90%以上,这表明阳极和电解质之间没有太多副反应。

  该团队将黑磷和导电碳研磨成微米级颗粒,制成全新的复合阳极。最终的实验结果也达到了团队的预期。指出新阳极的初始库仑效率高达91%,比容量(容量密度)约为2500 mAh。后来,科学家们实际上在镍钴锰阴极锂离子电池中安装了新的阳极。

  其中,黑磷由白磷高温高压转化而来,是磷的同素异形体之一,密度最高,热力学最稳定,活性最小。它具有与石墨相同的片状结构和导电性,也是一种备受期待的新型二维半导体材料,可用于晶体管、光电器件等。镇江锂离子电池回收

  黑磷性能稳定,适用范围广。所以,在考虑了资金和商业化成本后,团队还测试了红磷,红磷比较便宜,但是电导率较低。但阿贡国家实验室没有公布红磷阳极的实验结果,只能说明它具有稳定性优势,高于库仑效率。


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