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中国科大在新型锂电池电极材料研究方面取得重大突破

央广网合肥10月9日消息(记者刘军)记者9日从中国科大获悉，该校季恒星教授研究组与合作者们在新型锂离子电池电极材料研究方面取得重大突破：全新设计的黑磷复合材料使兼具高容量、快速充电且长寿命的锂离子电池成为可能。该成果于北京时间10月9日在《Science》杂志上发表。　　据了解，电动汽车愈发受到市场青睐，但漫长的充电时间也让人望而却步。传统燃油汽车仅需五分钟即可满油增程500公里，而目前市售先进的电动汽车则需要“坐等”充电一小时才能达到同样的增程效果。发展具有快速充电能力的大容量锂离子电池一直是该行业的重要目标。　　电极材料是决定电池性能指标的关键因素之一。“我们希望能够发现一款既能在综合性能指标方面给行业以期待，又能适应工业化电池生产流程的电极材料。”季恒星教授说。　　论文作者金洪昌博士介绍：“能量通过锂离子与电极材料的化学反应进出电池，因此电极材料对锂离子的传导能力是决定充电速度的关键;另一方面，单位质量或体积的电极材料容纳锂离子的多少也是一个重要因素。“　　据介绍，黑磷是白磷的同素异形体，特殊的层状结构赋予它很强的离子传导能力和高理论容量，是极具潜力的满足快充要求的电极材料。然而黑磷容易从层状结构的边缘开始发生结构破坏，实测性能远低于理论预期。季恒星团队采用“界面工程”策略将黑磷和石墨通过磷碳共价键连接在一起，在稳定材料结构的同时提升了黑磷石墨复合材料内部对锂离子的传导能力。　　但电极材料在工作过程中会被电解液逐渐分解的化学物质所包裹，部分物质会阻碍锂离子进入电极材料，就像玻璃表面的灰尘阻碍光线穿透。研究团队用轻薄的聚合物凝胶做成防尘外衣“穿”在黑磷石墨复合材料表面，使锂离子得以顺利进入。　　“我们采用常规的工艺路线和技术参数将黑磷复合材料做成电极片。实验室的测量结果表明，电极片充电9分钟即可恢复约80%的电量，2000次循环后仍可保持90%的容量。”共同作者，中国科学院化学研究所的辛森研究员介绍说，”如果能够实现这款材料的大规模生产，找到匹配的正极材料及其他辅助材料，并针对电芯结构、热管理和析锂防护等进行优化设计，将有望获得能量密度达350瓦时/千克并具备快充能力的锂离子电池。”　　据悉，具备能量密度350瓦时/千克的锂离子电池能够使电动汽车的行驶里程接近1000千米，而特斯拉ModelS满电后的行驶里程为650千米。而快速充电能力将使电动汽车的用户体验上升一个台阶。

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氢氧化锂是什么？氢氧化锂的特性和用途介绍

氢氧化锂是一种白色单斜细小结晶。氢氧化锂带有有辣味，具强碱性。氢氧化锂置放在在空气中，它会吸收二氧化碳和水分。它是一种溶于水的化学物质，氢氧化锂微溶于乙醇，不溶于乙醚，是一种由有腐蚀性的物质。

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倾斜石墨烯结构，或可推动量子计算发展

石墨烯是一种电阻率极小的材料，电子能够高效地在材料中迁移，远远高出电子在硅、铜等传统半导体和导体中的速率，这使得石墨烯具有非常好的导电性。自从石墨烯在2004年被发现以来，科学家们一直在寻找将这种2D材料投入使用的方法。因其原子般薄的结构，加上强大的电子和导热性，在电子和存储设备的开发中展现出较大潜力。

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锂电池隔膜是什么？锂电池隔膜的组成材料有哪些？

锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。锂电池隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。

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一文了解锂电池负极材料

众所周知，锂电池的四大主材包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜。那么，在锂电材料中，负极材料处于什么样的地位?　　一般而言，锂电池负极材料由活性物质、粘结剂和添加剂制成糊状胶合剂后，涂抹在铜箔两侧，经过干燥、滚压制得，作用是储存和释放能量，主要影响锂电池的循环性能等指标。　　负极材料按照所用活性物质，可分为碳材和非碳材两大类：　　碳系材料包括石墨材料(天然石墨、人造石墨以及中间相碳位球)与其它碳系(硬碳、软碳和石墨烯)两条路线;　　非碳系材料可细分为钛基材料、硅基材料、锡基材料、氮化物和金属锂等。　　与正极材料不同，锂电池负极虽路线同样众多，最终产品却很单一，人造石墨是绝对主流。数据显示，2020年中国人造石墨出货量约为30.7万吨，在负极材料出货总量中的占比高达84%，较2019年水平进一步提升5.5%。　　相较于其它材料，人造石墨循环性能好、安全性占优且工艺成熟、原材料易获取，成本较低，是非常理想的选择。　　石墨负极最核心的问题，则是石墨负极材料能量密度的理论上限为372mAh/g，而行业头部公司的产品已可实现365mAh/g的能量密度，逼近理论极限，未来的提升空间极为有限，急需寻找下一代替代品。　　新一代的负极材料中，硅基负极是热门候选者。其具有极高的能量密度，理论容量比可达4200mAh/g，远超石墨类材料[14]。但作为负极材料，硅也有严重缺陷，锂离子嵌入会导致严重的体积膨胀，破坏电池结构，造成电池容量快速下降。　　目前通行的解决方案之一是使用硅碳复合材料，硅颗粒作为活性物质，提供储锂容量，碳颗粒则用来缓冲充放电过程中负极的体积变化，并改善材料的导电性，同时避免硅颗粒在充放电循环中发生团聚。　　基于此，硅碳负极材料被认为是前景最佳的技术路线，逐渐获得产业链内企业的关注。特斯拉的Model3已经使用了掺入10%硅基材料的人造石墨负极电池，其能量密度成功实现300wh/kg，大幅采用传统技术路线的电池。　　不过与石墨负极相比，硅碳负极除了加工技术仍不成熟外，较高的成本也是障碍。当前的硅碳负极材料市场价格超过15万元/吨，是高端人造石墨负极材料的两倍。未来量产后，电池制造商也会面临与正极材料相似的成本控制问题。

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针状焦产品获电池负极材料厂商青睐

随着越来越多的动力电池生产厂商、电芯厂商选择使用人造石墨类负极材料，负极材料生产厂商随之调整产品结构。针状焦作为人造石墨类负极原材料的重要品种，因具备低价、优质的特点，一跃成为负极材料生产商的宠儿。近年来，越来越多的动力电池生产厂商、电芯厂商选择使用人造石墨类负极材料，负极材料生产厂商随之调整产品结构。据江西地区某负极材料生产厂商表示，人造石墨类负极材料产品在整个负极材料产品中的生产比重，已经由2

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