鋰離子電池的應(yīng)用范圍仍在不斷擴(kuò)大，包括為從智能手機(jī)、筆記本電腦到電動(dòng)汽車的一切提供動(dòng)力，而所有這些，都是通過使用石墨作為陽極來實(shí)現(xiàn)的——設(shè)備的負(fù)極。但與此同時(shí)，鋰電池容量也仍受到主要負(fù)極材料石墨性能的限制。因此，陽極成為有希望提高電池性能的科學(xué)家的一個(gè)關(guān)鍵焦點(diǎn)。

近日，俄羅斯國立科技大學(xué)MISIS的材料科學(xué)家團(tuán)隊(duì)就為鋰電池開發(fā)了一種極具前途的陽極材料——研究人員通過對(duì)一種新創(chuàng)造的材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了一種電池設(shè)計(jì)，特別是提供當(dāng)今鋰電池容量三倍的能力。這一突破來自將電池電極之一的材料替換為空心納米球，使設(shè)備不僅可以容納更多電量，而且在令人印象深刻的時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定。

具體來說，研究人員通過一種稱為超聲波噴霧熱解的技術(shù)，利用超聲波將特殊金屬的離子轉(zhuǎn)化為霧氣，然后在高溫下蒸發(fā)水，以創(chuàng)造出一種符合要求的空心多孔結(jié)構(gòu)的微觀球體。

這些微觀球體被集成到鋰電池中作為陽極中并進(jìn)行測(cè)試，在進(jìn)一步的測(cè)試中，研究人員發(fā)現(xiàn)，這種新型材料不僅為電池提供了傳統(tǒng)鋰離子電池的幾倍容量，而且陽極的空心性質(zhì)在1000多個(gè)充電周期中得到了很好的保留。此外，還可以緩沖充電過程中發(fā)生的音量變化，幫助電池在令人印象深刻的長(zhǎng)壽命內(nèi)保持穩(wěn)定。

研究人員表示，他們提取的多孔納米結(jié)構(gòu)微球（成分為Cu0．4Zn0．6Fe2O4）作為陽極材料，其容量是市場(chǎng)上現(xiàn)有電池的三倍。此外，與其他有前途的石墨替代品相比，它允許充電－放電循環(huán)的數(shù)量增加五倍。這種改進(jìn)則是基于特殊納米結(jié)構(gòu)和使用元素組合的協(xié)同效應(yīng)而實(shí)現(xiàn)的。

與此類研究一樣，將這些有前途的實(shí)驗(yàn)結(jié)果在受控實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中轉(zhuǎn)化為電池，為智能手機(jī)供電三天，絕非簡(jiǎn)單的事情。但如此高的容量和出色的循環(huán)穩(wěn)定性是下一代電池非常理想的屬性，這項(xiàng)研究或許為該領(lǐng)域的科學(xué)家開辟了另一個(gè)有希望的探索途徑，也為鋰電池更廣闊的應(yīng)用前景開辟了道路。

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