陳根：新型鋰電池，充電速度加快10倍_風聞

文|陳根

當前正在出售的鋰離子電池中，一般有兩種材料作為陽極。**最常見的是石墨陽極，它的能量密度極****高，****可以為汽車供電數百英里而無需充電。**然而，這種電池在充電時會有鋰金屬電鍍的過程，從而容易導致火災和爆炸。

另一種是鈦酸鋰陽極，可以快速充電，但缺點是隨着時間推移其能量密度會顯著下降，這意味着需要更頻繁地對電池進行充電。

為此，科學家們一直在尋找新的和改進陽極的方式，其中就包括具有納米級多孔結構的材料。這種性質的陽極有望與輸送鋰離子的液體電解質有更大的接觸面積，同時使離子更容易擴散到固體電極材料中，最終使設備充電速度更快。

但遺憾的是**，多孔納米結構中通道的無序和隨機性質往往會導致納米結構在充電過程中坍塌，同時也會降低電池的密度和容量**，並會導致鋰在陽極表面堆積，並在每次循環中降低其性能。

針對這些問題，近日荷蘭特文特大學研發出一款新型鋰離子電池。這種電池採用了一種新穎的電極設計，具有“開放和規則”的晶體結構。更重要的是，這種電池可以以目前設備10倍的速度充電。

該新型鋰電池採用的是鈮酸鎳（nickel niobate，NiNb2O6）作為材料。鈮酸鎳具有獨特的晶體結構，有相同且重複的離子傳輸信道。在材料製造方面，也不需要在無塵室內組裝。此外，鈮酸鎳比石墨更緻密、體積能量密度更高，更有機會打造出更輕、更簡單的商業電池。

值得一提的是，這種新型陽極材料容量很高，約為244 mAh g-1。由於在操作過程中，鈮酸鎳內部的體積變化很小，因此在2萬次循環後它還可以保留81%的容量，而且所有這些過程都不會對陽極材料造成損耗。

實驗中，研究人員將鈮酸鎳陽極集成到一個完整的電池中，測試了它的性能，發現其電池快充率（ultra-fast charging rates）是一般鋰離子電池的10倍。

總的來説**，開發出的新型鋰電池不僅充電速度能加快10倍，充電過程也不會損壞電池或縮短電池壽命。**未來，期待其在電網或大型電動汽車市場的應用。