韓國科學家研發出新型鋰離子電池材料 提高了電池的儲能能力和充電速度|焦點熱門

6 月 26 日消息，韓國浦項科技大學(POSTECH)的金元培教授和他的團隊利用錳鐵氧體(Mn3-xFexO4)納米片作為鋰離子電池的陽極材料，通過調控電子自旋，提高了電池的儲能能力和充電速度。該項研究成果已發表在《先進功能材料》雜志上，并被選為封面文章。

據IT之家了解，目前即使使用快充方法，電動汽車的充電時間通常也至少需要 30 分鐘。如果我們能像加油一樣快速地為電動汽車充電，就可以緩解充電站的短缺問題。

鋰離子電池的效率取決于陽極材料儲存鋰離子的能力。近日，金元培教授帶領的研究團隊開發出了一種新型的陽極材料。他們采用了一種新穎的自混合方法，通過一個簡單的置換反應過程，合成了具有較大表面積的錳鐵氧體納米片。這種新型材料可以儲存更多的鋰離子，突破了其理論極限。

在這項研究中，研究團隊設計了一種新方法來合成錳鐵氧體納米片，這種材料既有優異的鋰離子儲能能力，又有良好的鐵磁性。首先，在混合了錳氧化物和鐵的溶液中進行了一次置換反應，形成了一個異質結構化合物，內部是錳氧化物，外部是鐵氧化物。然后，團隊利用水熱法制備出厚度僅為納米級的錳鐵氧體納米片。這種方法利用了高自旋極化的電子，顯著提高了儲存大量鋰離子的能力。

這項創新使得團隊有效地超越了錳鐵氧體陽極材料的理論容量 50% 以上。增加了陽極材料的表面積，使得大量的鋰離子可以同時移動，從而提高了電池的充電速度。實驗結果顯示，只需要 6 分鐘就可以為與目前市場上電動汽車相當容量的電池充滿電。

這項研究簡化了制備陽極材料的復雜過程，在提高電池容量和加快充電速度方面取得了突破性進展。研究團隊的負責人金元培教授表示，“我們提供了一種新的理解，如何通過利用電子自旋對表面進行改性，來克服傳統陽極材料的電化學限制，并增加電池容量。”他對這項發展表示樂觀，認為它可能會提高電動汽車的電池壽命和降低充電時間。

這項研究得到了韓國國家研究基金會和科學技術通信部的中期研究者計劃和先進研究中心計劃，以及貿易工業能源部的下一代可充電鋰離子電池性能提升和新制造技術開發計劃的支持。

這可能是鋰離子電池化學領域的一個重大突破。如果這項技術能夠商業化，將樹立一個新的標準。即使對于手機等小型系統來說，容量增加 50% 也將是一個重大變化。而且，保持相同的容量也可以節省鋰的使用量。而 6 分鐘充滿電則更是前所未聞，希望這項技術能夠盡快實現商業化。