清華與MIT等研發(fā)鈦酸鋰水合物 充滿電只需100秒

據(jù)外媒報(bào)道，清華大學(xué)、麻省理工學(xué)院及阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Argonne National Laboratory）共同發(fā)現(xiàn)了一系列全新的鈦酸鋰水合物（lithium titanate hydrates），相較于Li2O–TiO2材料，其電化學(xué)性能（electrochemical performances）較好。該物質(zhì)應(yīng)用于超長(zhǎng)循環(huán)壽命且高倍率性能的鋰離子電池，有效拓展了儲(chǔ)能材料的研究范圍，并提供了電極材料改性的新思路。

在35℃試驗(yàn)溫度下，全新的鈦酸鋰水合物的比容量約為130？mA？h／g（在100秒內(nèi)完全充滿電）并實(shí)現(xiàn)10000次充放電過(guò)程，其每充放電周期的容量衰減為0．001％。據(jù)該團(tuán)隊(duì)透露，其發(fā)現(xiàn)了上述鈦酸鋰水合物，并優(yōu)化了脫水納米結(jié)構(gòu)（nanostructuring，ODIN）。

當(dāng)科研人員在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)試上述材料時(shí)（1萬(wàn)多次充放電周期），其循環(huán)穩(wěn)定性有所提升，而電量衰退幅度微乎其微。此外，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這類電量的充電時(shí)間不足2分鐘（在100秒內(nèi)）。

阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室電池科研人員Jun Lu指出，大多數(shù)情況下，對(duì)于非水鋰離子電池（non－aqueous lithium－ion batteries）而言，水是不利于其的物質(zhì)。然而，對(duì)該款電池材料而言，結(jié)果卻截然相反。

該研究團(tuán)隊(duì)采用各類先進(jìn)的表征技術(shù)（advanced characterization techniques）使材料受熱，從而追蹤器復(fù)合物及結(jié)構(gòu)變化，如：X射線衍射（x－ray diffraction）。該技術(shù)由阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室旗下的先進(jìn)光子源（Advanced Photon Source）提供。

當(dāng)分析綜合表征特性時(shí)，該團(tuán)隊(duì)提升了材料的結(jié)構(gòu)多樣性并采用了納米結(jié)構(gòu)，其陽(yáng)極材料內(nèi)的捕獲水（trapped water）可提升電池性能。

Jun Lu表示，水在自然界內(nèi)可謂無(wú)處不在，也是化學(xué)合成（chemical synthesis）所需的常見(jiàn)原材料。該研究所采用的方法或?qū)樘綄て渌咝阅茈姌O材料開(kāi)啟新的大門(mén)。（本文圖片選自greencarcongress．com）