瑞達新能源述美研發(fā)MXene鋰電池電極 電動車充電或僅需數(shù)秒

　　美研發(fā)MXene鋰電池電極 電動車充電或僅需數(shù)秒

　　據(jù)外媒報道，美國德雷塞爾大學(DrexelUniversity)的材料科學與工程學專業(yè)的研究員們與法國、以色列研究人員共同設計了新款鋰電池電極，或許未來電動車的充電耗時只需短短數(shù)秒。新款鋰離子電池電極簡介新款鋰電池的電極采用了一款名為MXene的二維材料，其導電性高。據(jù)研究團隊透露，未來新款鋰電池或許能實現(xiàn)電動車的“近即時(near-instant)”充電。他們表示，新電極或將解決長久以來一直困擾電動車市場的一大技術難題。在早前的研究中，該團隊將目光放到了超級電容器(supercapacitors)上，該器件是便攜式電子產(chǎn)品的儲能設備?？上У氖牵撈骷H能被用于快速充放電，無法長期儲能。如今，德雷塞爾大學的工程學研究員們采用了MXene材料，結合了超級電容器與傳統(tǒng)大容量電池的優(yōu)點和特性。首席研究員YuryGogotsi表示，團隊的研究成果駁斥了普遍接受的業(yè)內(nèi)教條(dogma)——相較于雙電層電容器(electricaldouble-layercapacitors)內(nèi)所用的物理存儲器(physicalstorage)，電池內(nèi)化學物質的電荷存儲(chemicalchargestorage)的充電速率要慢得多。Gogotsi在一份聲明中宣稱：“我們抽取了薄薄的一層MXene電極，用于演示充電速率，整個充電過程只需數(shù)十毫秒。這主要得益于MXene材質的超高導電性，為未來研發(fā)超快速儲能設備鋪平了道路，未來鋰電池的充放電耗時將僅需數(shù)秒，且所儲存的電能要遠高于常規(guī)的超級電容器。”MXene材質簡介MXene是一款扁平的納米材料，于2011年被德雷塞爾大學材料科學與工程系的研究人員所發(fā)現(xiàn)，其外觀酷似三明治，由氧化物與導電的碳及金屬填充物構成，而氧化物相當于三明治中的面包，將填充物夾在中間。在材料制造過程中，研究人員將采用層壓法來制作MXene。不妨想象下桶裝品客薯片的樣子，該材質的各層材料就是如此堆疊而成的。MXene材質電極的弊端及改進盡管MXene的導電性相當出色，但其結構不利于鋰離子在電池內(nèi)的擴散。對于鋰電池的儲能而言，鋰離子留在氧化還原活性位置(redoxactivesites)，這類位置的數(shù)量越多，電池保有的電量就越大。重要的是，電池還使鋰離子能夠自由移動，否則其無法到達氧化還原活性位置。為使MXene的鋰離子能自由移動，研究人員對其結構進行了一定的調(diào)整。研究人員將MXene與水凝膠(hydrogel)相混合，改變了其結構，使鋰離子能自由移動。YuryGogotsi表示：“理想的電極架構是多通道結構(multi-lane)，以便鋰離子高速移動。研究團隊研發(fā)的大孔隙電極設計恰好實現(xiàn)了該目標，使充電過程短短數(shù)秒內(nèi)完成?！盡Xene電極的未來展望該大學表示，該款電池材料的研發(fā)應用具有重要意義，其在很大程度上解決了目前電動車推廣受阻的一大技術難題。Gogotsi表示：“若未來該款低維導電材質電池電極得到采用，將大幅提升電池的充電效率及電量，進而將提升車輛、筆記本電腦、手機電池的充電速率，只需數(shù)秒或數(shù)分鐘就能完成，無需苦等數(shù)小時?！盙ogotsi表示，采用MXene作為電極材料的最大好處在于其導電性。但研究團隊也承認，該電極材料及相關技術看似頗具前景，但目前仍不確定試制成功并用于車輛后的實際情況，但他們表示，一旦應用到車輛及手機中，將徹底顛覆當前所用的電池。

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