据外媒报道,清华大学、麻省理工学院及阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)共同发现了一系列全新的钛酸锂水合物(lithium titanate hydrates),相较于Li2O–TiO2材料,其电化学性能(electrochemical performances)较好。该物质应用于超长循环寿命且高倍率性能的锂离子电池,有效拓展了储能材料的研究范围,并提供了电极材料改性的新思路。

在35℃试验温度下,全新的钛酸锂水合物的比容量约为130 mA h/g(在100秒内完全充满电)并实现10000次充放电过程,其每充放电周期的容量衰减为0.001%。据该团队透露,其发现了上述钛酸锂水合物,并优化了脱水纳米结构(nanostructuring,ODIN)。

当科研人员在实验室内测试上述材料时(1万多次充放电周期),其循环稳定性有所提升,而电量衰退幅度微乎其微。此外,该团队发现,这类电量的充电时间不足2分钟(在100秒内)。

阿贡国家实验室电池科研人员Jun Lu指出,大多数情况下,对于非水锂离子电池(non-aqueous lithium-ion batteries)而言,水是不利于其的物质。然而,对该款电池材料而言,结果却截然相反。

该研究团队采用各类先进的表征技术(advanced characterization techniques)使材料受热,从而追踪器复合物及结构变化,如:X射线衍射(x-ray diffraction)。该技术由阿贡国家实验室旗下的先进光子源(Advanced Photon Source)提供。

当分析综合表征特性时,该团队提升了材料的结构多样性并采用了纳米结构,其阳极材料内的捕获水(trapped water)可提升电池性能。

Jun Lu表示,水在自然界内可谓无处不在,也是化学合成(chemical synthesis)所需的常见原材料。该研究所采用的方法或将为探寻其他高性能电极材料开启新的大门。

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