奧地利維也納大學(xué)和國際科學(xué)家合作伙伴開發(fā)出一種用于鋰離子電池的新型納米結(jié)構(gòu)陽極材料，它可以延長電池的容量和循環(huán)壽命。

傳統(tǒng)的鋰離子電池，例如廣泛用于智能手機(jī)和筆記本電腦的鋰離子電池，已達(dá)到性能極限。維也納大學(xué)化學(xué)系的材料化學(xué)家FreddyKleitz和國際科學(xué)家合作伙伴開發(fā)出一種用于鋰離子電池的基于混合金屬氧化物和石墨烯的2D/3D納米復(fù)合材料，它可以延長電池的容量和循環(huán)壽命。

基于介孔混合金屬氧化物與石墨烯的結(jié)合，該材料可以提供一種新方法，以便在諸如電動或混合動力車輛的大型設(shè)備中更好地使用電池。

該研究現(xiàn)已作為《能源材料》最新封面文章發(fā)表，題名為：Spray‐DriedMesoporousMixedCu‐NiOxide@GrapheneNanocompositeMicrospheresforHighPowerandDurableLi‐IonBatteryAnodes。

鋰離子電池是用于移動設(shè)備的最廣泛的能量存儲設(shè)備以及電遷移的有希望的承載者。研究人員正在尋找新型活性電極材料，以便將電池推向更高水平的高性能和耐用性，并使其更好地用于大型設(shè)備。

維也納大學(xué)無機(jī)化學(xué)系功能材料系的FreddyKleitz說：“納米結(jié)構(gòu)鋰離子電池材料可以提供一個很好的解決方案。”由他和合作者及其團(tuán)隊開發(fā)的基于混合金屬氧化物和石墨烯的2D/3D納米復(fù)合材料顯著提高了鋰離子電池的電化學(xué)性能。他們介紹說：“在我們的測試中，新的電極材料提供了顯著提高的比容量，具有前所未有的可逆循環(huán)穩(wěn)定性，超過3,000次可逆充電和放電循環(huán)，即使在非常高的電流狀態(tài)下也可達(dá)到1,280毫安。”而目前主流的鋰離子電池在大約1,000次充電循環(huán)后會失去性能。

常規(guī)陽極通常存在碳材料，例如石墨。金屬氧化物比石墨具有更好的電池容量，但它們非常不穩(wěn)定且導(dǎo)電性較差。研究人員找到了一種方法，可以充分利用這兩種化合物的積極特征。他們開發(fā)了一系列新型電極活性材料，基于混合金屬氧化物和高導(dǎo)電性和穩(wěn)定性石墨烯，與大多數(shù)過渡金屬氧化物納米結(jié)構(gòu)和復(fù)合材料相比，具有優(yōu)異的特性。

第一步，研究人員能夠以受控方式均勻混合銅和鎳，以實現(xiàn)混合金屬。基于納米鑄造（一種生產(chǎn)介孔材料的方法）它們產(chǎn)生結(jié)構(gòu)化的納米多孔混合金屬氧化物顆粒，由于它們廣泛的孔網(wǎng)絡(luò)具有非常高的活性反應(yīng)區(qū)域，用于與來自電池電解質(zhì)的鋰離子交換。然后，科學(xué)家們采用噴霧干燥程序?qū)⒒旌系慕饘傺趸镱w粒與薄石墨烯層緊密包裹在一起。

該研究作者總結(jié)道從：“從環(huán)境的角度來看與現(xiàn)有方法相比，我們針對新型高性能和長效陽極材料的創(chuàng)新工程策略簡單而有效。它是一種水基工藝，因此對環(huán)境友好，隨時可用于工業(yè)級”。