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零碳情报
【 10分钟充电80%
黑磷快充技术
将取代石墨负极材料 】
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新一代超快充动力电池研究迎来新进展。记者23日从中国科学院电工研究所获悉,该所马衍伟、王凯研究员团队在黑磷(BP)快充电池关键技术上取得重要突破,成功破解黑磷负极材料在充放电过程中体积膨胀剧烈、导电性差等技术难题。
这是可能改写负极材料路线的一次实质性突破,或取代石墨负极材料。
当下,新能源汽车、大型储能项目都急需充电更快、容量更高的电池,但传统石墨电池的负极性能已经接近天花板,储锂能力接近极限(~372 mAh/g),很难再有大幅提升。
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黑磷材料储锂能力远超石墨,是理想的下一代负极材料。然而,该材料一直存在导电差、充放电体积膨胀大、快充容易衰减报废等致命缺陷,一直无法实际应用。
为解决这些问题,科研团队从原子层面入手,创新性地在黑磷晶体内部精确构建了一种特殊的磷—氮(P-N)化学键。这种方法相当于在材料内部预先“埋设”了微观开关,充电时能主动激活原本惰性的磷—磷键,大幅加快锂离子的传输速度,有效抑制了体积膨胀带来的破坏,让黑磷负极能在超高速度充电时稳定工作。
更重要的是,基于这项新技术,科研团队成功制作出黑磷负极、磷酸铁锂正极的软包电池原型。实测数据显示,该电池能量密度达到282瓦时/千克,已经明显高于主流磷酸铁锂(通常160–220 瓦时/千克);快充性能极强,10分钟就能充进80%的电量,当前行业主流快充是20–30分钟,10分钟充80%,属于跨代体验;而且循环稳定性出色,经过数千次充放电循环,性能依旧稳定。
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王凯表示,这项技术为下一代高能量、高功率储能电池开辟全新路线,将有力推动我国新能源汽车、电网储能、特种储能装备技术升级,大幅提升我国在全球先进储能领域的竞争力。
研究工作联合澳大利亚皇家墨尔本理工大学共同完成,相关成果于4月21日发表于《自然・通讯》。研究工作得到国家自然科学基金、北京市自然科学基金、澳大利亚研究理事会的支持。
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对于这一技术,有上市公司宣称已有相关技术布局。比如兴发集团表示,公司与中科院深圳先进院在黑磷等领域达成战略合作,共同推进关键技术攻关。
瑞丰高材也称,旗下瑞丰玥能目前正在进行黑磷吨级中试产线的调试工作,调试完成后将进行投料试生产。
(来源:科技日报、证券时报,中国科学院电工研究所供图,整理:小博)
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