從手機(jī)到筆記本，從電動(dòng)汽車(chē)到飛機(jī)，目前行業(yè)內(nèi)廣泛使用鋰離子電池驅(qū)動(dòng)。因此鋰電池的每次性能改進(jìn)，對(duì)于世界都會(huì)產(chǎn)生廣泛的影響。這些改進(jìn)有些是對(duì)替代材料進(jìn)行試驗(yàn)的漸進(jìn)式進(jìn)步，而一些則來(lái)自于對(duì)整個(gè)設(shè)備及其工作方式的重新構(gòu)想。近日，研究人員研發(fā)出一款新型鋰離子電池，充電速度是目前電池的 10 倍。

這很大程度上歸功于全新的陽(yáng)極。特文特大學(xué)的科學(xué)家用一種叫做鈮酸鎳的材料制造了一個(gè)陽(yáng)極。這種材料具有“開(kāi)放和規(guī)則”"的晶體結(jié)構(gòu)，具有相同的、重復(fù)的通道，使其成為離子傳輸?shù)睦硐脒x擇。

當(dāng)電池循環(huán)時(shí)，鋰離子在兩個(gè)電極之間來(lái)回移動(dòng)，但并非所有的鋰離子都能完成旅程。這導(dǎo)致電化學(xué)上不活躍的鋰“islands”在兩個(gè)電極之間形成，并與電極斷開(kāi)連接，這些團(tuán)塊導(dǎo)致設(shè)備的存儲(chǔ)容量下降，甚至導(dǎo)致它起火。

這些穩(wěn)定性問(wèn)題來(lái)自于在充電過(guò)程中在鋰金屬陽(yáng)極上形成的被稱(chēng)為“枝晶”的針狀突起，導(dǎo)致電池的性能下降，失效甚至著火。李和他的同事試圖通過(guò)將電池的液體電解質(zhì)換成一對(duì)固體電解質(zhì)來(lái)克服這個(gè)問(wèn)題，這對(duì)固體電解質(zhì)以BLT式的三明治形式分層在一起，并在樹(shù)枝狀物形成時(shí)安全地控制和遏制它們。

該新型鋰電池采用的是鈮酸鎳（nickel niobate，NiNb2O6）作為材料。鈮酸鎳具有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)，有相同且重復(fù)的離子傳輸信道。在材料制造方面，也不需要在無(wú)塵室內(nèi)組裝。此外，鈮酸鎳比石墨更致密、體積能量密度更高，更有機(jī)會(huì)打造出更輕、更簡(jiǎn)單的商業(yè)電池。

在測(cè)試中，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)它在1萬(wàn)次循環(huán)后保留了82%的容量，而且最令人鼓舞的是，它所展示的電流密度有朝一日可以使電動(dòng)汽車(chē)在20分鐘內(nèi)完成充電。