10分鐘充電80% 黑磷快充技術(shù)將取代石墨負(fù)極材料

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【 10分鐘充電80%

黑磷快充技術(shù)

將取代石墨負(fù)極材料 】

新一代超快充動(dòng)力電池研究迎來新進(jìn)展。記者23日從中國科學(xué)院電工研究所獲悉，該所馬衍偉、王凱研究員團(tuán)隊(duì)在黑磷（BP）快充電池關(guān)鍵技術(shù)上取得重要突破，成功破解黑磷負(fù)極材料在充放電過程中體積膨脹劇烈、導(dǎo)電性差等技術(shù)難題。

這是可能改寫負(fù)極材料路線的一次實(shí)質(zhì)性突破，或取代石墨負(fù)極材料。

當(dāng)下，新能源汽車、大型儲(chǔ)能項(xiàng)目都急需充電更快、容量更高的電池，但傳統(tǒng)石墨電池的負(fù)極性能已經(jīng)接近天花板，儲(chǔ)鋰能力接近極限（~372 mAh/g），很難再有大幅提升。

黑磷材料儲(chǔ)鋰能力遠(yuǎn)超石墨，是理想的下一代負(fù)極材料。然而，該材料一直存在導(dǎo)電差、充放電體積膨脹大、快充容易衰減報(bào)廢等致命缺陷，一直無法實(shí)際應(yīng)用。

為解決這些問題，科研團(tuán)隊(duì)從原子層面入手，創(chuàng)新性地在黑磷晶體內(nèi)部精確構(gòu)建了一種特殊的磷—氮（P-N）化學(xué)鍵。這種方法相當(dāng)于在材料內(nèi)部預(yù)先“埋設(shè)”了微觀開關(guān)，充電時(shí)能主動(dòng)激活原本惰性的磷—磷鍵，大幅加快鋰離子的傳輸速度，有效抑制了體積膨脹帶來的破壞，讓黑磷負(fù)極能在超高速度充電時(shí)穩(wěn)定工作。

更重要的是，基于這項(xiàng)新技術(shù)，科研團(tuán)隊(duì)成功制作出黑磷負(fù)極、磷酸鐵鋰正極的軟包電池原型。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，該電池能量密度達(dá)到282瓦時(shí)/千克，已經(jīng)明顯高于主流磷酸鐵鋰（通常160–220 瓦時(shí)/千克）；快充性能極強(qiáng)，10分鐘就能充進(jìn)80%的電量，當(dāng)前行業(yè)主流快充是20–30分鐘，10分鐘充80%，屬于跨代體驗(yàn)；而且循環(huán)穩(wěn)定性出色，經(jīng)過數(shù)千次充放電循環(huán)，性能依舊穩(wěn)定。

王凱表示，這項(xiàng)技術(shù)為下一代高能量、高功率儲(chǔ)能電池開辟全新路線，將有力推動(dòng)我國新能源汽車、電網(wǎng)儲(chǔ)能、特種儲(chǔ)能裝備技術(shù)升級(jí)，大幅提升我國在全球先進(jìn)儲(chǔ)能領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。

研究工作聯(lián)合澳大利亞皇家墨爾本理工大學(xué)共同完成，相關(guān)成果于4月21日發(fā)表于《自然?通訊》。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、北京市自然科學(xué)基金、澳大利亞研究理事會(huì)的支持。

對(duì)于這一技術(shù)，有上市公司宣稱已有相關(guān)技術(shù)布局。比如興發(fā)集團(tuán)表示，公司與中科院深圳先進(jìn)院在黑磷等領(lǐng)域達(dá)成戰(zhàn)略合作，共同推進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。

瑞豐高材也稱，旗下瑞豐玥能目前正在進(jìn)行黑磷噸級(jí)中試產(chǎn)線的調(diào)試工作，調(diào)試完成后將進(jìn)行投料試生產(chǎn)。

（來源：科技日?qǐng)?bào)、證券時(shí)報(bào)，中國科學(xué)院電工研究所供圖，整理：小博）

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