新材料提升锂离子电池容量

这项突破的核心是介孔二氧化钛-B微球，它的特点是有一些通道和空穴，可以畅通地让离子流过，具有一种类似电容的机制。

在二氧化钛-B结构中，这种准电容特性（pseudocapacitive）行为源自锂吸收与扩散的独特位置和能量转换，来源：橡树岭国家实验室

电池将获得改进，因为橡树岭国家实验室（：ORNLOakRidgeNationalLaboratory）的一项发现可以提高功率、能量密度和安全性，同时显著减少充电时间。

研究小组的领导是刘寒山（HansanLiu），吉尔伯特布朗（GilbertBrown）和帕兰斯帕兰特门（ParansParanthaman），他们都是能源部实验室化学科学部的，他们发现，二氧化钛（titaniumdioxide）可制成一种非常理想的材料，可以新增表面积，具有快速充放电功能，可用于锂离子电池。与传统技术相比，充电时间和容量上的差异是惊人的。我们可以在六分钟使电池充电达到满容量的50％，而传统的基于石墨的锂离子电池，在同样的时间只能存10％，刘寒山说。

与商业钛酸锂（lithiumtitanate）材料相比，橡树岭国家实验室的化合物还拥有更高的容量，每克256-165毫安时，而且有一个倾斜的放电电压，有益于控制充电状态。与此特点相结合的是，事实上，这种氧化物材料非常安全，持久耐用，可替代商用石墨，这就使它非常适合用于混合动力电动汽车，也可进行其他高功率应用。

这项成果，最近发表在《先进材料》（AdvancedMaterials）上，具有特别重要的意义，可用于太阳能、风能和智能电网的固定储能系统。二氧化钛带有青铜多晶型（bronzepolymorph），也有优势，可望更便宜，刘寒山说。

这项突破的核心是二氧化钛的新架构，名为介孔二氧化钛-B（mesoporousTiO2-B）微球，它的特点是有一些通道和空穴，可以畅通地让离子流过，具有一种类似电容的机制。因此，锂离子电池用二氧化钛-B替代石墨电极，充放电就更迅速。

理论研究已经发现，在二氧化钛-B结构中，这种准电容特性（pseudocapacitive）行为源自锂吸收与扩散的独特位置和能量转换，作者在他们的论文中写道。

帕兰特门指出，这种微球形状材料可以进行传统的电极制造，能制成紧凑型电极层。然而，他也指出，这种材料的生产过程是复杂的，涉及到很多步骤，所以还要更多的研究，以确定是否可扩大规模。论文的其他作者有毕中合（ZhongheBi）、孙晓光（Xiao-GuangSun），雷蒙德尤纳西（RaymondUnocic）和戴盛（ShengDai）。这项研究的支持来自美国能源部科学办公室，橡树岭国家实验室的实验室定向研究和发展计划，以及橡树岭国家实验室的共享用户设施，是由基础能源科学赞助的。