鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:722次 | 2022年01月25日
大學(xué)教授研發(fā)新材料 助電池更小更輕續(xù)航佳
據(jù)"中央社"報(bào)道,手機(jī)等3C電子產(chǎn)品當(dāng)?shù)?,產(chǎn)業(yè)極力追求體積更小、電量更高的電池,清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)研發(fā)紅磷材料,有助于提升鋰離子電池充電量,能做出更小、更輕、續(xù)航力更佳的電池。
清華大學(xué)化工系教授段興宇的團(tuán)隊(duì)研發(fā)出全新電池材料"摻碘的紅磷納米粒子",更用它做出全球第一個(gè)紅磷為負(fù)極的全電池,也就是可實(shí)際使用的電池,研究成果登上國際期刊,美國化工界影響力最大的科普雜志也撰文報(bào)導(dǎo)。
段興宇表示,鋰離子電池廣泛使用于3C商品,但一次充電能使用的量遲遲無法提升,關(guān)鍵在于負(fù)極使用的石墨材料電容量已達(dá)極限,過去曾有學(xué)者想以理論電容量達(dá)石墨7倍的磷來替代,但磷雖然可蓄存的電量高,但幾乎不導(dǎo)電,即使好不容易把電充進(jìn)去,只要充放電幾次,磷材料就會(huì)因急劇膨脹而破碎。
該團(tuán)隊(duì)耗時(shí)1年多,實(shí)驗(yàn)數(shù)百種材料后,終于發(fā)展出溶液合成法,使用三碘化磷為原料,在室溫下只要5分鐘就可合成出"摻碘的紅磷納米粒子",電導(dǎo)率瞬間提升為原來紅磷的100億倍,且這種新材料在經(jīng)過數(shù)百次充放電后,仍然穩(wěn)定不破裂。
論文第一作者、清大博士生張維中透露,成功關(guān)鍵在于"反向思考",以往研究人員嘗試合成納米磷化物時(shí),多使用高溫下才能釋放磷的前驅(qū)物,他在一次偶然實(shí)驗(yàn)中,試用沸點(diǎn)較低的前驅(qū)物"三碘化磷",出現(xiàn)意想不到的效果,因此重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),成功在室溫下制造摻碘的紅磷納米粒子,也是全球首例在室溫下合成出紅磷奈米材料。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
段興宇表示,磷是地表上最豐富的元素之一,便宜易取得,使得新材料的潛力無窮,若改用摻碘的紅磷納米粒子,可做出更小、更輕、續(xù)航力更佳的新材料電池,目前團(tuán)隊(duì)已著手申請專利,未來將嘗試把摻碘的紅磷納米粒子應(yīng)用在鈉離子電池上,希望降低大型儲(chǔ)能電網(wǎng)的成本和提高可用的電容量,為新一代電池研發(fā)帶來革命性突破。