快速耐用的电池即将问世：一种有前途的锂离子电池负极材料

随着气候变化的担忧，越来越多的研究人员目前正致力于改进电动汽车 (EV)，使其成为比传统燃油汽车更具吸引力的替代品。电动汽车的电池改进是关键问题。除了安全性、自主性和耐用性之外，大多数人还希望充电速度快。目前，最先进的电动汽车需要40分钟，而汽油车可以在不超过 5 分钟的时间内“加油”。充电时间需要低于 15 分钟才能成为一个可行的选择。

不出所料，随便携式电子设备随处使用的锂离子电池 (LIB) 已被公认为电动汽车领域的一种选择，并且一直在寻求新的策略来提高其性能。缩短锂离子电池充电时间的一种方法是提高锂离子的扩散速率，这反过来可以通过增加电池负极中使用的碳基材料的层间距离来实现。虽然通过引入氮杂质（技术上称为“氮掺杂”）已经取得了一些成功，但没有容易获得的方法来控制层间距离或浓缩掺杂元素。

在此背景下，来自日本先进科学技术研究院 (JAIST) 的一组科学家最近开发了一种阳极制造方法，可以实现锂离子电池LIB的极快充电。

研究结果于11月24日在线发表2021 年化学通讯。

他们的策略构成了一种相对简单、环保且高效的方法来生产具有非常高氮含量的碳基阳极。该团队设法制备了一种碳阳极，其氮含量达到创纪录的 17%。他们验证了这种材料的成功合成，并使用多种技术研究了其成分和结构特性，包括扫描电子隧道显微镜、拉曼光谱和 X 射线光电子能谱。

为了测试其阳极的性能并将其与更常见的石墨进行比较，研究人员构建了半电池和全电池，并进行了充放电实验。结果非常有希望，因为所提出的负极材料证明适合快速充电，这要归功于其增强的锂离子动力学。此外，耐久性测试表明，即使在高倍率下进行 3,000 次充放电循环后，采用所提出的负极材料的电池仍能保持其初始容量的约 90%，这远高于石墨基电池所保持的容量。

所提出的阳极材料的另一个显着优点是在其合成中使用了生物基聚合物。作为一种低碳技术，该材料自然会产生协同效应，进一步减少CO ₂排放。

新方法将推进对具有快速充放电能力的负极材料的结构-性能关系的研究。

对聚合物前体结构的修改可以带来更好的性能，这可能不仅与电动汽车的电池有关，也与便携式电子产品的电池有关。最后，高度耐用电池的发展将减少全球对不可再生资源稀有金属的消耗。

让我们都希望该领域的未来进展将为电动汽车和其他环保技术的广泛采用铺平道路。获取更多前沿科技 研究进展 访问：https://byteclicks.com