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零碳情報
【 10分鐘充電80%
黑磷快充技術(shù)
將取代石墨負極材料 】
新一代超快充動力電池研究迎來新進展。記者23日從中國科學院電工研究所獲悉，該所馬衍偉、王凱研究員團隊在黑磷（BP）快充電池關(guān)鍵技術(shù)上取得重要突破，成功破解黑磷負極材料在充放電過程中體積膨脹劇烈、導(dǎo)電性差等技術(shù)難題。
這是可能改寫負極材料路線的一次實質(zhì)性突破，或取代石墨負極材料。
當下，新能源汽車、大型儲能項目都急需充電更快、容量更高的電池，但傳統(tǒng)石墨電池的負極性能已經(jīng)接近天花板，儲鋰能力接近極限（~372 mAh/g），很難再有大幅提升。
黑磷材料儲鋰能力遠超石墨，是理想的下一代負極材料。然而，該材料一直存在導(dǎo)電差、充放電體積膨脹大、快充容易衰減報廢等致命缺陷，一直無法實際應(yīng)用。
為解決這些問題，科研團隊從原子層面入手，創(chuàng)新性地在黑磷晶體內(nèi)部精確構(gòu)建了一種特殊的磷—氮（P-N）化學鍵。這種方法相當于在材料內(nèi)部預(yù)先“埋設(shè)”了微觀開關(guān)，充電時能主動激活原本惰性的磷—磷鍵，大幅加快鋰離子的傳輸速度，有效抑制了體積膨脹帶來的破壞，讓黑磷負極能在超高速度充電時穩(wěn)定工作。
更重要的是，基于這項新技術(shù)，科研團隊成功制作出黑磷負極、磷酸鐵鋰正極的軟包電池原型。實測數(shù)據(jù)顯示，該電池能量密度達到282瓦時/千克，已經(jīng)明顯高于主流磷酸鐵鋰（通常160–220 瓦時/千克）；快充性能極強，10分鐘就能充進80%的電量，當前行業(yè)主流快充是20–30分鐘，10分鐘充80%，屬于跨代體驗；而且循環(huán)穩(wěn)定性出色，經(jīng)過數(shù)千次充放電循環(huán)，性能依舊穩(wěn)定。
王凱表示，這項技術(shù)為下一代高能量、高功率儲能電池開辟全新路線，將有力推動我國新能源汽車、電網(wǎng)儲能、特種儲能裝備技術(shù)升級，大幅提升我國在全球先進儲能領(lǐng)域的競爭力。
研究工作聯(lián)合澳大利亞皇家墨爾本理工大學共同完成，相關(guān)成果于4月21日發(fā)表于《自然?通訊》。研究工作得到國家自然科學基金、北京市自然科學基金、澳大利亞研究理事會的支持。
對于這一技術(shù)，有上市公司宣稱已有相關(guān)技術(shù)布局。比如興發(fā)集團表示，公司與中科院深圳先進院在黑磷等領(lǐng)域達成戰(zhàn)略合作，共同推進關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。
瑞豐高材也稱，旗下瑞豐玥能目前正在進行黑磷噸級中試產(chǎn)線的調(diào)試工作，調(diào)試完成后將進行投料試生產(chǎn)。
（來源：科技日報、證券時報，中國科學院電工研究所供圖，整理：小博）
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