锂电性能大突破？新型“厚电极”可使续航提升1倍 充电也更快

为了提升充电速度并增加续航里程，德州大学奥斯汀分校的科学家们近期提出了一种很有前途的设计。据悉，这一突破的关键在于，利用由垂直堆叠层组成的加厚电极使锂离子更易于移动。

研究人员解释称，更厚的电极意味着更高的储能潜力，因为锂离子能够覆盖更多的面积。而扁平的传统电极材料层，会迫使锂离子在进出时来回弯曲，最终拖慢了充电的速度。

他们进一步指出，这项工作旨在寻求可用于未来电动汽车的大功率储能系统。不过使用非常精细的二维材料堆叠层来制成电池的电极，也有着一定的局限性。

该项研究论文的作者Guihua Yu说，“通常情况下，二维材料被视作高速储能应用的潜在候选材料，理由是它们只需几纳米厚、就可以快速传输电荷。然而，对于基于厚电极设计的下一代高性能电池来说，纳米片的重新堆叠可能会导致电荷传输的重大瓶颈，导致难以兼顾高能和快速充电。”

有鉴于此，为了实现高能和快充，科学家们想出了一种将电极材料薄层组合到一起的新方法。具体而言，他们通过使用磁场仔细地操纵这些薄层的方向，将它们以垂直、而不是传统方式来堆叠。如此一来，就创造出了可让锂离子更高效通过的“高品质路径”。

研究论文合著者Zhengyu Ju补充道，“这种电极表现出了优异的电化学性能，部分原因是新设计的独特架构具有高机械强度、高导电性、以及促进锂离子传输的特性。”

据悉，该团队所创的电极性能远远超过了已实现商业化的电极。与采用水平堆叠电极层的对照组相比，垂直堆叠方案能够在30分钟内充满50%电池容量，远快于前者的2小时30分钟。这项研究成果已于近期发表在了《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

尽管研发工作仍处于早期阶段，但研究人员们援引测试结果称，其厚电极提供了目前为止文献报道中提到的最佳容量参考数据，他们坚信其技术路线有望让EV续航达到市售产品的两倍。不过，要实现这一目标，还有很多工作要做。

文章来源：财联社