陳根：鉛基陽極翻倍儲能，鋰電池能力再擴大_風聞

文/陳根

近年來，隨着對可再生能源利用的巨大需求，和對環境污染問題的日益關注，**以鋰電池為代表的二次電池（可充電電池或蓄電池）——這種能夠將其他形式能量轉換成的電能，並預先以化學能的形式存儲下來的儲能技術，**持續革新着能源系統。

現階段，鋰離子電池已經成為電動汽車最重要的動力源，其發展經歷了三代技術的發展，其中，鈷酸鋰正極為第一代，錳酸鋰和磷酸鐵鋰為第二代，三元技術則為第三代。

隨着正負極材料向着更高克容量的方向發展和安全性技術的日漸成熟、完善，更高能量密度的電芯技術正在從實驗室走向產業化，應用到更多場景裏。

而在擴大當今鋰離子電池的能力方面，從鹽、硅到微波塑料，各種替代材料都不斷地被研究人員開發着。其中，由於鉛的豐富性、低成本和電池系統的熟悉性，因而成為一種具有吸引力的選擇。

作為鋰電池的兩個電極之一，陽極在充電過程中裝有鋰離子，並在放電時釋放它們。石墨是當今鋰電池陽極的首選材料，並且很好地服務於鋰電池陽極，在數千個充電週期中保持穩定。但鋰電池仍存在許多可以改進的地方**，****比如，**存儲容量，在這方面，鉛的潛力被學界普遍看好。

**近日，**美國能源部（DOE）阿貢國家實驗室的科學家報告了一種新的鋰離子電池電極設計，它使用了低成本的材料鉛和碳。這一關鍵發現的貢獻者還包括來自西北大學、布魯克海文國家實驗室和蔚山國家科學技術研究所（UNIST）的科學家。

研究團隊從大型氧化鉛顆粒開始，這些顆粒與碳粉結合並搖晃了幾個小時。這將它們轉化為嵌入碳基質中的較小的微觀顆粒，全部封裝在薄的氧化鉛殼中。

這種新型陽極材料在實驗室的電池中進行了測試，其能量存儲能力是常規石墨陽極的兩倍，超過100個充電週期，並在整個過程中證明是完全穩定的。研究小組還發現，在標準電解液中加入少量的碳酸氟乙烯酯可以顯著提高性能。

研究團隊從大型氧化鉛顆粒開始，這些顆粒與碳粉結合並搖晃了幾個小時。這將它們轉化為嵌入碳基質中的較小的微觀顆粒，全部封裝在薄的氧化鉛殼中。

這種新型陽極材料在實驗室的電池中進行了測試，其能量存儲能力是常規石墨陽極的兩倍，超過100個充電週期，並在整個過程中證明是完全穩定的。研究小組還發現，在標準電解液中加入少量的碳酸氟乙烯酯可以顯著提高性能。

研究人員認為，他們的發現挑戰了目前對這種電極材料的理解，並且為設計低成本、高性能的交通和固定能源存儲陽極材料提供了令人興奮的意義。

這項研究已發表在《高級功能材料》雜誌上。