一种使用石墨阳极制造快速充电锂离子电池的新方法

近年来，工程师和材料科学家一直在尝试创造越来越先进的电池技术，这些技术充电速度更快，使用寿命更长，并且可以存储更多能量。这些电池最终将在电子和能源行业的发展中发挥至关重要的作用，为市场上各种便携式设备以及电动汽车提供动力。

锂离子电池(LiB)是目前全球最广泛使用的电池，为我们日常使用的大多数电子产品提供动力。因此，确定可扩展的方法来提高这些电池的充电速度是能源领域的主要目标之一，因为它不需要改用全新的电池成分。

中国华中科技大学的研究人员最近提出了一种开发含有石墨基材料的快速充电锂电池的新策略。他们提出的电池设计在《自然能源》杂志上发表的一篇论文中概述，被发现可以成功地加快锂电池的充电时间，同时也使它们即使在充电数千次后也能保留大部分容量。

“电解质中锂离子的去溶剂化和固体电解质界面(SEI)的扩散是限制石墨基锂离子电池快速充电的两个决定性步骤，”涂水斌、张宝及其同事在论文中写道。

“我们表明，低溶剂配位的Li+溶剂化结构可以在无机物质的内亥姆霍兹平面附近诱导产生。具体来说，相比之下，Li3P可以通过SEI实现更低的Li+去溶剂化势垒和更快的Li+扩散能力到常规SEI组件。”

本质上，研究人员进行了一系列测试，以评估各种固体电解质界面(SEI)成分如何影响所谓的Li+溶剂化结构，从而减少电池充电所需的时间。最终，他们确定了一种材料组合，可以提高所谓的Li+去溶剂化过程的效率，从而使Li+离子能够快速迁移穿过SEI。

然后，该团队发现了一种基于称为PS石墨的材料的有前途的阳极，该材料由石墨表面顶部的超薄磷层组成。他们制造了这些阳极并将其集成到锂电池中，然后通过实验评估其性能。

Tu、Zhang及其同事写道：“我们在石墨表面构建了超薄S桥磷层，该层可原位转化为具有高离子电导率的晶体Li3P基SEI。”“我们采用这种石墨阳极的软包电池显示，充电10分钟和6分钟(6C和10C)分别可达到91.2%和80%的容量，并且在6C充电速率下经过2,000多次循环后，容量保持率为82.9%。”

总体而言，Tu、Zhang及其同事的论文强调了SEI组件和结构考虑因素在影响LiB电池充电速度方面的关键作用。未来，他们提出的方法和有希望的实验结果可能有助于开发日益快速充电和耐用的锂电池，这有助于满足电子行业的迫切需求。

研究人员在论文中总结道：“我们的工作强调了界面化学对于Li+溶剂化结构和SEI形成的重要性，并且可以作为设计快速充电LiB的有效SEI组件的指南。”

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