一份报告表示,美国西北太平洋国家实验室的研究人员正测试新的电极生产工艺,通过这种工艺,可生产更便宜、而且更高效的锂离子电池。现在大多数锂离子电池是使用金属氧化物制造的,当电池再充电时,电池正极的锂离子会脱出来,经过电解液,进入到负极材料中,当电池使用时,锂离子从负极中脱出来,经过电解液回到正极。经常使用的金属有:钴,镍或锰,都是费用较高的材料。由材料科学家Daiwon Choi领导的该实验室的科学家们注意到,锰或者铁等金属更加便宜。同时,他们认为,使用磷酸根成分代替原来的氧化物成分,可为锂离子提供一个更为稳定的结构。
为了尝试战胜许多挑战,Choi先生和他的团队使用固体石蜡和一种成为油酸的表面活性剂或者肥皂,来帮助晶体生长,由此可产生便宜、重量轻以及稳定的电极——磷酸锂锰(L.M.P.),代替原来的金属氧化物,用于生产电池。他们开发的L.M.P.电池每克可储存高达168毫安时的电力。研究人员在之前的尝试中,每克只能储存120毫安时的电力。科学家通过使用更小的粒子或者晶体完全替代金属氧化物电极,从而提升了 L.M.P. 电池的电力储存能力。
Choi先生指出,锂和电子在通过金属氧化物时,需要克服金属氧化物的阻碍,从而形成电池内阻,由此产生30%电池储存电力的损失。锂和电子与阴极的距离越短,电池内阻就越低,可储存更多的电力。使用更小的粒子可降低锂和电子与阴极的距离,但是金属氧化物不具有这种性能,这是因为更小粒子的生长需要更低的温度,更低的温度就意味着金属氧化物分子不能在晶体中很好的排列。
科学家表示,固体石蜡是由长的直线型分子所组成,它们之间不会发生太多的反应,而且较长的分子有助晶体结构的排列。同时,肥皂有助于晶体分散均匀的生长。“固体石蜡可作为产生好的电极材料的一种途径,”Choi先生表示。“这种方法有助于研究人员以锰或者铁等便宜的过渡金属为基础,研究阴极材料。”
虽然这种L.M.P.电池充电要比其它阴极材料锂离子电池慢,但是Choi 先生表示,开展这种研究的好处很明显,因为这为他们提供了开发便宜材料的方法。如果从传统角度去开发锂离子充电电池,很难做到这一点。将来这个团队将改变在L.M.P.的纳米电极上涂覆碳涂层的方法,由此改善电池的充电以及放电速度。
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