2D納米陽(yáng)極材料 實(shí)現(xiàn)鋰離子電池快速充電

2D納米陽(yáng)極材料實(shí)現(xiàn)鋰離子電池快速充電研究人員通過(guò)采用二硼化鈦納米片作為電池的負(fù)極材料，成功實(shí)現(xiàn)了鋰離子電池的快速充電，并可延長(zhǎng)鋰離子電池的壽命。隨著電動(dòng)汽車革命的興起，人們也在推進(jìn)鋰離子電池技術(shù)的研發(fā)，以確保此類汽車能夠有足夠的電力運(yùn)行。為了確保此類電池技術(shù)得到發(fā)展，研究必須集中在鋰離子電池的兩大弱點(diǎn)，即快速充放電技術(shù)以及電池壽命。現(xiàn)在，有一些技術(shù)能夠幫助克服此類問(wèn)題，并可實(shí)現(xiàn)快速充電以及超長(zhǎng)壽命，例如，擴(kuò)散鋰離子，改進(jìn)電極-電解質(zhì)界面的特性以及電極的孔隙率。不過(guò)近年來(lái)，出現(xiàn)了另一種解決方案以及一種新興的鋰離子電池負(fù)極材料—2D納米材料。此類材料為薄片結(jié)構(gòu)，厚度只有幾納米，具有高縱橫比以及高活性位點(diǎn)密度的特點(diǎn)，有助于實(shí)現(xiàn)電池的快速充電以及優(yōu)越的（充放電）循環(huán)性能。研究人員對(duì)基于過(guò)渡金屬二硼化物（TMD）的2D納米材料特別感興趣，因?yàn)門MD在鋰離子存儲(chǔ)方面具有高倍率以及長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)，這一優(yōu)點(diǎn)源于此類材料由硼和多價(jià)過(guò)渡金屬原子組成了蜂窩狀平面。由日本北陸先端科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)（JAIST）的NoriyoshiMatsumi教授與印度理工學(xué)院（IIT）的KabeerJasuja教授領(lǐng)導(dǎo)了一組科學(xué)家，進(jìn)一步分析了TMD用于能量存儲(chǔ)的潛力。該團(tuán)隊(duì)最近領(lǐng)導(dǎo)了首個(gè)關(guān)于基于二硼化鈦（TiB2）分層納米片（THNS）作為鋰離子電池負(fù)極材料的儲(chǔ)能潛力的實(shí)驗(yàn)研究項(xiàng)目。研究人員采用過(guò)氧化氫氧化TiB2粉末，然后采用離心機(jī)分離該溶液，并將溶液冷凍干燥，從而打造出THNS。然后，該團(tuán)隊(duì)用THNS作為活性負(fù)極材料，打造了一個(gè)陽(yáng)極鋰離子半電池，并研究THNS陽(yáng)極的電荷存儲(chǔ)特性。研究發(fā)現(xiàn)，基于THNS的陽(yáng)極放電容量高達(dá)380mAh/g，電流密度僅為0.025A/g。在1A/g的高電流密度下，其放電容量可達(dá)174mAh/g，充滿電僅需10分鐘，而且1000次充放電循環(huán)后容量仍保留89.7%。該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，基于THNS的陽(yáng)極可以保持高電流倍率，約為15至20A/g，可以實(shí)現(xiàn)約9至14秒的超快充電。在高電流倍率下完成10000次充放電循環(huán)后，容量仍保留80%以上。該研究結(jié)果突出了2DTiB2納米薄片在促進(jìn)電池快速充電以及延長(zhǎng)鋰離子電池壽命方面的潛力。該研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，TiB2等納米尺寸的材料還具有一些其它有發(fā)展前景的特性，如贗電容電荷存儲(chǔ)、