电池技术即将因这些研究成果而变革

如今电池已经成为人们生活、工作过程中不可或缺的一部分，如何提高电池容量也成为研发人员们不断探索的方向。而以下这些研究成果将很有可能引起电池技术变革，给人们的生活带来更多便利。

富锂锰基正极材料研究获进展

日前，中科院宁波材料所的相关研究团队表示，其在富锂锰基正极材料的研究领域取得了一定的进展。富锂锰基正极材料放电比容量高达300mAh/g，是当前商业化应用磷酸铁锂和三元材料等正极材料放电比容量的一倍左右，有业内人士认为，富锂锰基正极材料是新一代高能量密度动力锂电池正极材料的理想之选。富锂锰基材料具有成本低、容量高、无毒安全等优点，能够满足锂电池在小型电子产品和电动汽车等领域的使用要求。

虽然富锂锰基正极材料具有放电比容量高？的绝对优势，但要将其实际应用于动力锂电池，还必须解决富锂锰基电池库伦效率低、循环寿命差以及倍率性能偏低等缺点。研究团队近日通过提高晶格氧的活性来改善富锂锰基正极材料的首次充放电效率和倍率性能，为该材料改性研究提供了新思路。目前研究团队正推进富锂锰基正极材料的中试开发。

棉花也能当材料？

没错，天然棉花也能成为电池原料。中国科学院金属研究所先进炭材料研究部近日表示，以天然棉花为前驱体，经过高温碳化，制备出具有高导电性的三维空心碳纤维泡沫，最终获得硫的面密度最高可达21.2mg/cm2的三维空心碳纤维泡沫硫正极。

据了解，锂硫电池被视为最有发展前景的下一代高能量电化学储能系统之一。然而基于多电子反应的锂硫电池在充放电过程中，会产生“穿梭效应”，造成不可逆容量损失，严重制约了锂硫电池的实用化进程。采用三维空心碳纤维泡沫硫作为正极的锂硫电池，能够有效抑制“穿梭效应”，从而保证锂硫电池良好的循环稳定性，这种复合电极在循环150次之后，可实现70%的容量保持率。

此项研究不仅展示了以天然物质为原料制备高导电性碳材料的方法，还提出了抑制锂硫电池“穿梭效应”的新思路，为开发高性能高面容量的锂硫电池开辟了新的途径。

以“镁”代“锂”电解质上寻突破

据外媒报道，丰田汽车公司正在研究以镁电解质取代当前锂离子电池中使用的锂电解质。丰田认为镁元素相较锂元素有两大好处：首先，镁可以允许密集能量储存；另外，锂是一种不稳定的金属元素，容易引起火灾发生，镁元素相对更加安全。丰田北美研究所研究人员表示，他们已经寻找到一种方法，通过利用储氢器中所使用材料来制造镁电解质。丰田汽车公司称，可能需要20年的时间来使这一技术大规模投入利用。

新型添加剂提升电池容量

同丰田一样，日产也在寻找方法提升电动车电池性能。日产采用的技术手段是在电池中掺进一种叫做“非晶一氧化硅”的添加剂，以提升锂离子电池的容量。这种化学物质可使电池保留更多的锂离子，从而提升电池总体性能。这一技术打开了利用新的化学元素制造具备更长续航里程的电动车电池的大门。

被寄予厚望的石墨烯材料

石墨烯作为最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，被人们称之为“黑金”，科学家们甚至称其将“彻底改变21世纪”。石墨烯材料如果能成功的应用在锂离子电池中，可大幅度提升锂离子电池充放电速度，实现电池技术的巨大突破，并将推动新能源产业实现跃进式发展。

近日，首款石墨烯基锂离子电池产品在京发布。这款被命名为“烯王”的石墨烯基锂离子电池产品性能优良，可在-30℃—80℃环境下工作，电池循环寿命高达3500次左右，充电效率是普通充电产品的24倍。

这并不是第一款研发成功的石墨烯电池。超威集团、海宝特种电源有限公司等企业已各自推动相关研发，将石墨烯应用到铅酸蓄电池当中，使电池容量得到了大幅度的提升。

无处不在的纳米技术

纳米技术同样也被大量地应用到电池新材料的研发当中。

斯坦福教授崔屹就致力于将纳米技术与电池相结合，并开发出了一系列的电池纳米技术，其中包括硅纳米线取代石墨负极、Yolk-Shell纳米结构新型负极、金属锂负极、硫正极等方面的研究。

日本研究人员也宣布，他们用简单方法开发出了一种拥有大量纳米级孔洞的海绵状碳材料。这种碳材料的表面积比同等重量的石墨大得多，如果将其用于制造蓄电池的电极，电池容量能变大。

科技创新是促使电池技术不断提高的动力因素。随着各大科研机构以及企业对电池材料相关领域的不断探索，电池容量以及电池安全性等重要指标已经得到很大的改善，相信在不久的将来，电池产品会更加高效、安全地应用到人们的生活当中。