电池的新材料「电动车充电技术新突破」

今天带来电池的新材料「电动车充电技术新突破」，关于电池的新材料「电动车充电技术新突破」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

3C 产品（计算机、通信和消费类电子产品）与电动车需求与日俱增，因此开发高容量电池需求刻不容缓，而美国西北大学（NU）研究发现可提升高容量锂离子电池稳定性的材料，这一突破可望将手机与电动车续航电力提升到两倍以上。

西北大学工程与应用科学学院材料工程教授 Christopher Wolverton 曾表示，锂锰氧化物电极容量是所有过渡金属氧化物电极最高的一种，其容量是当今手机与笔记本电脑电池的两倍，稳定这类高容量特性可让未来车用锂离子电池性能突飞猛进。

在锂电池中，锂离子会在阴极与阳极之间不断往返，其中阴极由锂离子、过渡金属和氧化物制成，当锂离子抵达阴极并要返回阳极时，钴等过渡金属就会进行储存与释放电能，而阴极容量则会受到过渡金属中的电子数限制。

二氧化锰电池

法国研究团队在 2016 年首次提出高容量锂──二氧化锰电池，利用较便宜的锰金属取代传统又昂贵的钴，研发出成本更低、容量更高的电极。然而该电池虽然拥有高容量电极，但是并不持久，电池性能在前两次充放电循环就显著下降，因此研究人员认为该电池尚不能商业化，他们也无法确切得知为何电极容量比较高与快速退化因素。

Wolverton 团队详细研究阴极原子图（atom picture）后，发现阴极高容量之谜──材料强制让氧气参与反应，因此电极除了过渡金属之外，还利用氧气来储存电能和放电，如此一来电池便具有更高容量和可利用更多锂离子。

得出电极高容量背后原因之后，团队开始研究如何稳定电池，团队成员兼论文第一作者 Zhenpeng Yao 指出，研究凭借各种充电知识与高通量（high-throughput）运算来分析扫描元素周期表，用新方法来合成化合物与潜力元素。

▲ 阴极结构示意图，其中锂为红色、氧与锰是绿色跟紫色，铬与钒则分别是深蓝色与浅蓝色。（Source：西北大学）

研究运算结果直指铬和钒金属，团队则认为把该元素与锂锰氧化物混合后，就能产生稳定化合物，进而维持电极高容量。未来 Wolverton 团队将会进一步测试这些理论化合物。目前该研究已发表在《Science Advances》。

其实除了最近科学家们发现的这种可以提升电池性能的新技术外，科学界还对提升电池性能的研究非常多，毕竟这可以极大的加强电子产业的发展，当然也可以让你玩手机、听歌刷微博可以更加持久不充电，一次玩个够哟~

之前提到过的质子交换膜技术就是一种不错的尝试，利用质子的迁移和输送提供通道，使得质子经过膜从阳极到达阴极，与外电路的电子转移构成回路，向外界提供电流。

说到质子交换技术就不能不提到我们耀隆的-磷酸氢锆了，它一直是人们感兴趣的无机质子导体，作为一种固体质子酸，具有一定的传导质子能力,最有可能成为替代Nafion 膜的材料，在300℃的范围内都具有很好的电导性，一些混合的烷基苯磺酸磷酸锆在约100℃下的质子电导率可达5×10-2mS·cm-1，且热稳定性可达200℃。由于磷酸锆在适当溶剂中有无限大的吸胀性，因此还可与聚合物质子导电膜进行复合。

与非质子酸掺杂材料相比，粒径约 1～ 10 μm 的磷酸锆ZrP作为第二组分掺杂到Nafion膜中，微粒分布均匀，可以在降低燃料渗透率的同时缓解质子电导率的降低。改善了复合膜中磺酸基的热稳定性，使用了复合膜的DMFC 在90 ℃，2 M 甲醇水溶液进料条件下输出峰值功率密度高达158 mW/cm2，该结果明显高于商品Nafion115 膜的102 mW/cm2。

希望电池技术屏障能够被尽快突破，以后出门再也不用担心手机没电了。。

希望这一天早日到来~