美研发MXene锂电池电极 电动车充电或仅需数秒

　　据外媒报道，美国德雷塞尔大学(Drexe\nUniversity)的材料科学与工程学专业的研究员们与法国、以色列研究人员共同设计了新款锂电池电极，或许未来电动车的充电耗时只需短短数秒。新款锂离子电池电极简介新款锂电池的电极采用了一款名为MXene的二维材料，其导电性高。据研究团队透露，未来新款锂电池或许能实现电动车的“近即时(near-instant)”充电。他们表示，新电极或将解决长久以来一直困扰电动车市场的一大技术难题。在早前的研究中，该团队将目光放到了超级电容器(supercapacitors)上，该器件是便携式电子产品的储能设备。可惜的是，该器件仅能被用于快速充放电，无法长期储能。如今，德雷塞尔大学的工程学研究员们采用了MXene材料，结合了超级电容器与传统大容量电池的优点和特性。首席研究员Yur\nGogotsi表示，团队的研究成果驳斥了普遍接受的业内教条(dogma)——相较于双电层电容器(electrica\ndouble-layercapacitors)内所用的物理存储器(physica\nstorage)，电池内化学物质的电荷存储(chemicalchargestorage)速度要慢得多。Gogotsi在一份声明中宣称：“我们抽取了薄薄的一层MXene电极，用于演示充电速率，整个充电过程只需数十毫秒。这主要得益于MXene材质的超高导电性，为未来研发超快速储能设备铺平了道路，未来锂电池的充放电耗时将仅需数秒，且所储存的电能要远高于常规的超级电容器。”MXene材质简介MXene是一款扁平的纳米材料，于2011年被德雷塞尔大学材料科学与工程系的研究人员所发现，其外观酷似三明治，由氧化物与导电的碳及金属填充物构成，而氧化物相当于三明治中的面包，将填充物夹在中间。在材料制造过程中，研究人员将采用层压法来制作MXene。不妨想象下桶装品客薯片的样子，该材质的各层材料就是如此堆叠而成的。MXene材质电极的弊端及改进尽管MXene的导电性相当出色，但其结构不利于锂离子在电池内的扩散。对于锂电池的储能而言，锂离子留在氧化还原活性位置(redo\nactiv\nsites)，这类位置的数量越多，电池保有的电量就越大。重要的是，电池还使锂离子能够自由移动，否则其无法到达氧化还原活性位置。为使MXene的锂离子能自由移动，研究人员对其结构进行了一定的调整。研究人员将MXene与水凝胶(hydrogel)相混合，改变了其结构，使锂离子能自由移动。Yur\nGogotsi表示：“理想的电极架构是多通道结构(multi-lane)，以便锂离子高速移动。研究团队研发的大孔隙电极设计恰好实现了该目标，使充电过程短短数秒内完成。”MXene电极的未来展望该大学表示，该款电池材料的研发应用具有重要意义，其在很大程度上解决了目前电动车推广受阻的一大技术难题。Gogotsi表示：“若开始将这款低维导电材质做电池电极，将使电池的充电效率及电量均呈现大幅提升。最终，将提升车辆、笔记本电脑、手机电池的充电速率，只需数秒或数分钟就能完成，无需苦等数小时。”Gogotsi表示，采用MXene作为电极材料的最大好处在于其导电性。但研究团队也承认，该电极材料及相关技术看似颇具前景，但目前仍不确定试制成功并用于车辆后的实际情况，但他们表示，一旦应用到车辆及手机中，将彻底颠覆当前所用的电池。

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