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據(jù)美國(guó)《科學(xué)進(jìn)展》雜志29日消息稱，美國(guó)西北大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種全新材料，可用于制造性能穩(wěn)定的大容量鋰離子電池，從而大幅提升智能手機(jī)、電動(dòng)汽車等的續(xù)航時(shí)間，甚至可以延長(zhǎng)到目前的兩倍多。
鋰離子電池已是現(xiàn)代高性能電池的代表，應(yīng)用，其主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作。而今消費(fèi)電子和動(dòng)力電池對(duì)能量密度提升的需求，推動(dòng)著正極材料不斷進(jìn)步——通常，人們采用的是鋰、氧和一種過渡金屬的化合物為電池正極，這其中，正是過渡金屬負(fù)責(zé)儲(chǔ)存和釋放電能，其性質(zhì)也是電池容量的關(guān)鍵。
現(xiàn)階段zui常用的過渡金屬是鈷，而此前科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，如果用鎂取代鈷，可以在提高容量的同時(shí)降低成本，但鎂也有一定缺陷——電池性能退化太快，僅兩輪充放電后就出現(xiàn)大幅下降。
據(jù)美國(guó)西北大學(xué)*介紹，此次團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新材料是摻有鉻和釩元素的鋰鎂氧化物，其用作鋰離子電池的正極，電池容量出現(xiàn)了大幅提高，同時(shí)兼具性能穩(wěn)定、不會(huì)迅速退化的優(yōu)點(diǎn)。
西北大學(xué)研究小組先是為鋰鎂氧化物材料建立了一個(gè)結(jié)構(gòu)模型。該模型詳細(xì)到了單個(gè)原子，團(tuán)隊(duì)借此分析了全部充放電過程，發(fā)現(xiàn)其中的氧也會(huì)參與存儲(chǔ)電能，因而容量比以往要大。
隨后，研究人員嘗試了將不同元素?fù)饺脘囨V氧化物的方案，以期計(jì)算出不同混合物各自的儲(chǔ)能效果。zui終他們發(fā)現(xiàn)，摻入鉻和釩能在保持電池大容量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)zui穩(wěn)定性能。
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