“超快电池”结合高能量密度与快速放电时间

2020-02-20 17:56

导语：在西班牙东北部的巴斯克地区的阿拉瓦省，CIC energIGUNE能源合作研究中心的科学家通过设计硬碳电极的结构制造出了一种“超快电池”，经研究表明，这种电池可以将锂电池的能量密度与超级电容器的快速放电时间结合起来。

CIC energiGUNE研究所的科学家开发出了一种新的电池设计，他们称这种设计结合了高能量密度和超级电容器的快速放电时间。这种新的电池装置可用于高功率系统，有助于解决电网和交通工具中面临的许多能源储存问题。

一种“超快电池”结合了高能量密度与快速放电时间

相关的研究结论被发表在《电化学学报》（Electrochimica Acta）上。根据科学家的描述，研究小组使用了一种基于硬碳和镍锰钴（NMC）电极的电池以及一种六氟磷酸锂电解液，研究人员发现，由橄榄核破碎和燃烧产生的硬碳的颗粒大小比NMC均匀得多，他们使用球磨工艺将颗粒大小减少到1－10微米，这一过程使制造质量负载降低的电极成为可能。该电池可用于高功率性能的电极调谐，并成为拥有超级电容器的“超快电池”。

在工作电压为2．9－3．75 V时，电池的能量密度为每立方厘米212瓦时（Wh／cm－3），功率密度为1000 W／cm－3，放电时间为10分钟。在电池的能量密度达到87 Wh／cm－3时，电池功率密度达到6000 W／cm－3，放电时间为32秒。在电流密度为每克1安培，放电时间为32秒的情况下进行的稳定性测试表明，3万次循环后，电池容量降低了90％以上。

研究小组注意到锂离子和双电层电容器的性能滞后，双电层电容器的放电时间可达一秒，但理论上该技术需要达到放电时间约一分钟才能有得到应用的可能性。但研究人员表示，他们的“超快电池”的容量是基准锂离子电容器的三倍之多。

为了解释电池的超电容式行为，研究小组提出了这样的理论：“在设计好的电极中，锂离子只能与NMC和硬碳粒子的第一原子层相互作用，从而产生了极快的伪法拉第式反应。”