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新型雙梯度石墨負(fù)極材料實(shí)現(xiàn)鋰電池快充

作者:中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)新聞中心 來源:科技日?qǐng)?bào) 發(fā)布時(shí)間:2022-05-05 瀏覽:

中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊:記者3日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,該校俞書宏院士團(tuán)隊(duì)與合作者開發(fā)了一種無聚合物—粘結(jié)劑的漿液制備石墨負(fù)極的路線,可以普適地在石墨負(fù)極中構(gòu)建一種新型粒徑—孔隙度雙梯度結(jié)構(gòu),大幅度提升了鋰離子電池的快充性能。相關(guān)成果日前發(fā)表在國(guó)際期刊《科學(xué)進(jìn)展》上。

電動(dòng)汽車的快速充電能力受限于鋰離子電池中石墨負(fù)極高的濃差極化效應(yīng)和低的平衡電位。這項(xiàng)研究提出了在不犧牲鋰離子電池能量密度的前提下,在石墨負(fù)極內(nèi)部引入顆粒尺寸以及孔隙率的梯度異質(zhì)分布結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了石墨負(fù)極快充性能提升。

研究團(tuán)隊(duì)首先采用顆粒級(jí)尺度的理論模型,通過迭代設(shè)計(jì)方法仿真對(duì)石墨負(fù)極電極結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,同時(shí)對(duì)顆粒大小和電極孔隙度的雙重分布進(jìn)行了優(yōu)化。模擬計(jì)算結(jié)果表明,雙梯度分布電極相對(duì)于傳統(tǒng)的隨機(jī)電極以及單梯度電極,電極內(nèi)部電解液中鋰離子濃度分布更為平滑,從而表現(xiàn)出更小的濃差極化以及更高的活性材料利用率,展現(xiàn)出優(yōu)異的快充性能。研究人員進(jìn)一步開發(fā)了一種低粘度無聚合物—粘結(jié)劑漿料自組裝技術(shù),制備銅納米線和銅顆粒包覆石墨低粘度乙醇漿料,利用不同尺寸顆粒石墨在漿料中沉降速度差異性,在石墨負(fù)極中成功構(gòu)建出模擬計(jì)算優(yōu)化的雙梯度結(jié)構(gòu),基于該石墨負(fù)極所制備的鋰離子全電池展現(xiàn)出與實(shí)驗(yàn)?zāi)P拖嗤膬?yōu)異快充性能。

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