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纳米技术助力锂电负极，实现秒速快充
2018-08-17
来源：转载自第三方
近日，湖南大学的研究人员首次通过分子束模板法合成了一种MnO纳米粒子均匀镶嵌的厚壁碳纳米管。其作为负极材料时，可大大提升锂离子电池的容量以及倍率性能。该研究成果以题为“Ultra-Fast Transfer and High Storage of Li+/Na+ in MnO Quantum Dots@Carbon Hetero-Nanotubes: Appropriate Quantum Dots to Improve the Rate”[1]的文章发表在知名期刊Energy Storage Materials上。
在政策诱导下，新能源汽车的一直呈现出迅猛的发展趋势，而锂离子电池作为新能源汽车技术的关键，一直处于蓬勃发展之中。锂离子电池负极材料主要为碳材料和非碳材料，其中碳材料又可以分为石墨类碳材料和无定型碳材料。石墨类负极作为主要的负极材料，应用已经非常广泛，但其容量和倍率性能都难以满足日益增长的需求。近年来越来越多的氧化物和多金属氧化物被用于锂离子电池的负极材料，但是它们在循环过程中材料体积极易发生膨胀。如何能够使得锂离子电池负极材料在容量和倍率性能上同时令人满意呢？纳米技术可能会带来新的技术突破。
在该研究中，科学家们通过分子束模板法设计了一种全新的复合材料（MnOQD@CHNTs）。MnO量子点的引入极大地改善了材料的结构和性质：
- 从结构上来说：碳纳米管壁中镶嵌的大量MnOQD能够扩展碳层间距，降低有序度，与碳形成异质结，并改变碳的局部电子云密度；
- 从性质上来说：容量大幅提高——引入MnO量子点后的材料对于Li+/Na+阳离子的吸附能有了很大的提高；倍率性能提高——MnO量子点的介入增大了碳层的层间距，降低了离子在碳层间的迁移能垒，有利于提高离子的迁移速率，从而提升其倍率性能。
测试结果表明：在极高的电流密度下（50A/g），其比容量在100个循环以后能稳定保持392.8mAh/g，可实现28.3s的超快速充电。如果一款手机真的能实现充电28秒，待机一整天，确实会很受欢迎。我们期待这一天的到来！
参考文献
[1] Huanxin Li, Lanlan Jiang, Qiaoxia Feng, et al. Ultra-Fast Transfer and High Storage of Li+/Na+ in MnO Quantum Dots@Carbon Hetero-Nanotubes: Appropriate Quantum Dots to Improve the Rate, Energy Storage Materials, DOI:10.1016/j.ensm.2018.07.021
本文由苏州亚科科技股份有限公司编辑
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