鋰離子電池一直被廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦和電動(dòng)汽車等設(shè)備。但科學(xué)家們一直在尋找新的、更優(yōu)化的組件，從而發(fā)明出性能更好的電池，拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。有報(bào)告稱，低成本材料鉛和碳可用于鋰離子電池的電極設(shè)計(jì)。

      研究人員表示：“此項(xiàng)研究對(duì)于設(shè)計(jì)低成本、高性能、可持續(xù)發(fā)展的鋰離子電池意義重大，可以為混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車提供動(dòng)力?！变囯x子電池的工作原理是在充放電過(guò)程中，鋰離子在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌。目前的石墨陽(yáng)極可進(jìn)行數(shù)千次充放電循環(huán)，但在儲(chǔ)能方面似乎已達(dá)到極限。

      相關(guān)人員表示：“我們決定使用鉛替代石墨作為陽(yáng)極材料。”鉛儲(chǔ)量豐富且廉價(jià)，因此一直備受矚目。此外，作為汽車輔助電源，鉛酸電池歷史悠久，因此鉛擁有完善的供應(yīng)鏈，是世界上回收利用最多的材料之一。該陽(yáng)極并非一塊普通鉛板，而是由無(wú)數(shù)個(gè)具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的微觀顆粒組成，即鉛納米顆粒嵌入碳基質(zhì)中，被氧化鉛薄殼包圍。該結(jié)構(gòu)聽(tīng)起來(lái)很復(fù)雜，但研究團(tuán)隊(duì)發(fā)明出一種簡(jiǎn)單、低成本的制造方法——采用的方法包括將大的氧化鉛顆粒與碳粉混合并振蕩數(shù)小時(shí)，從而形成具有所需核-殼結(jié)構(gòu)的微觀顆粒。

      在實(shí)驗(yàn)室中，研究人員共對(duì)鉛基納米復(fù)合陽(yáng)極電池進(jìn)行了100多次充電循環(huán)測(cè)試。結(jié)果顯示，其儲(chǔ)能能力是當(dāng)前石墨陽(yáng)極電池的兩倍（重量相同情況下）。小粒徑的顆?？删徑鈮毫?，而碳基質(zhì)又可提供所需的導(dǎo)電性，并充當(dāng)緩沖劑，防止循環(huán)過(guò)程中破壞體積膨脹，因此該電池可在循環(huán)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)性能穩(wěn)定。研究小組還發(fā)現(xiàn)，向標(biāo)準(zhǔn)電解液中添加少量碳酸氟代亞乙酯同樣可以顯著提高性能。

      研究人員表示：“這一發(fā)現(xiàn)將對(duì)理解鉛和硅陽(yáng)極的反應(yīng)機(jī)理產(chǎn)生重要影響?！惫桕?yáng)極是新一代鋰離子電池的低成本、高性能選擇。研究還顯示：“我們的發(fā)現(xiàn)不僅可以幫助理解這種電極材料，還為設(shè)計(jì)低成本、高性能陽(yáng)極材料提供了積極意義。這種陽(yáng)極材料可用于運(yùn)輸和固定式存能系統(tǒng)，如電網(wǎng)的備用電源?！?/span>