新负极材料让充电电池容量高寿命长
时间:2018-02-13 来源:国家电网报 作者:

  新负极材料让充电电池容量高寿命长

  日本物质材料研究机构(NIMS)日前公布,他们成功合成了氧化锰纳米片和石墨烯交替重叠的材料。该复合材料作为锂及钠离子充电电池的负极材料,可将电池充放电容量提高两倍以上,且能延长重复使用寿命,解决了容量和寿命不可兼得的问题。

  高容量化是二次电池的目标之一,目前其负极使用的是碳材料,理论上过渡金属氧化物具有高容量,有望成为碳材料的替代物。特别是具有分层结构的氧化锰,将其剥离制成单分子厚的纳米片,作为负极使用,表面全部呈活性,可大幅提高容量。但氧化锰的难点在于反复充放电容易破坏结构,纳米片也易于凝聚成团状。

  研究小组在溶液中分散氧化锰纳米片并与石墨烯混合,合成了交互多层的层压复合材料。氧化锰与石墨烯都带负电,通常情况下会互相排斥。研究小组早在2015年通过化学修饰石墨烯使其带正电,解决了排斥问题,并实现了当时金属氧化物负极材料中最高容量和最长寿命。

  此次通过把两种物质从分子水平复合,得到了单独材料难以实现的高特性。复合材料除用于充电电池之外,还可大幅提高超级电容器、电极催化剂等能量储存及转换系统的效能。

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