傳統鋰離子電池都采用石墨類(lèi)負極材料，在負極性能相似的情況下，鋰離子電池的性能很大程度上取決于正極材料。
研究表明：通過(guò)在鋰電池正負極材料中添加石墨烯，一是作為導電劑，二是作為負極電極嵌鋰材料，在降低電池內阻的同時(shí)，可以達到實(shí)現高倍率快充快放和大幅提高電池循環(huán)壽命以及提升電池耐受高低溫的性能的作用。
近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)王殿龍教授在石墨烯量子電池領(lǐng)域取得重大突破。通過(guò)實(shí)驗和理論計算，他們發(fā)現自主研發(fā)的納米石墨烯/LiFePO4電池在水溶液中具有超快充放電速度，在200C（3600/200=18秒）充放電倍率下，容量可保持理論容量的92%。這一倍率性能超過(guò)2009年MIT Ceder教授在Nature上報道的最快充放電速度（150 C下容量保持56%），同時(shí)也發(fā)現比同等條件下有機電解液的充放電速度快約10倍。
通過(guò)電化學(xué)實(shí)驗和模擬及量子化學(xué)第一性原理計算，發(fā)現納米石墨烯/LiFePO4超充放電的機理，關(guān)鍵是LiFePO4納米顆粒與不同電解液接觸形成的新的固液界面結構，該固液界面的結構成為鋰離子脫嵌過(guò)程及鋰離子輸運速度的決速步。
石墨烯/LiFePO4與水溶液電解質(zhì)接觸后，表面化學(xué)吸附鍵合水分子的氧原子彌補了表面的對稱(chēng)性破缺，形成了與體相對稱(chēng)性一樣的結構，同時(shí)又形成了一層水合界面。這層界面不僅有類(lèi)似于體相的結構，同時(shí)也具有溶液中鋰離子的水合結構，這將降低鋰離子在界面處的脫嵌能壘，有利于鋰離子溶劑化和去溶劑化過(guò)程。
此項研究將為今后進(jìn)一步提高納米量子電容電池倍率性能提供新的方法和視角，即通過(guò)調控正極材料的界面性質(zhì)提高電容電池的倍率性能。
資料來(lái)源：消費日報
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