锂电池重大突破，6分钟充电60%，这项材料是关键！

近年来，随着对可再生能源利用的巨大需求和对环境污染问题的日益关注，以锂电池为代表的二次电池——这种能够将其他形式能量转换成的电能，并预先以化学能的形式存储下来的储能技术，持续革新着能源系统。

目前，锂离子电池已成为电动汽车最重要的动力源，其发展经历了三代技术的发展。其中，钴酸锂是第一代，锰酸锂和磷酸铁锂是第二代，三元技术是第三代。然而，锂电池的续航能力、电池循环使用寿命有限等问题，也常常被人们所诟病。

其中，快速充电似乎是电动汽车的必要条件，但与此同时，大电流迫使锂离子在电池内部快速迁移，这很容易导致锂析出。从长远来看，电池容量会迅速衰减。最糟糕的情况是，锂析出后堆积形成锂枝晶，刺穿隔膜，导致电池发生内短路，最终发生热失控，进而起火。

为缩短电动汽车充电时间，科学家们一直在积极寻找新的解决方案。近日，中国科技大学院士俞书宏团队与姚宏斌、倪勇教授团队合作，致力于解决锂离子电池高能量密度与快速充电性能之间的矛盾，提出并制备了一种新型双梯度石墨负极材料，实现锂离子电池在6分钟内充电60%。

具体来说，研究团队首先构建了一种新型粒子级理论模型，用于同时优化电极结构中粒度分布和电极孔隙率分布两个参数，提高石墨负极的快充性能。

研究人员表示，传统的二维模型通常简化颗粒为均质球形以及孔隙均匀分布。事实上，大多数石墨颗粒都有不同的大小和形状，通常以相当随机的顺序排列。孔的形状和大小也没有均匀分布。新型的粒子级理论模型是一种基于真实石墨颗粒构建出的三维模型，非常接近现实的电极结构。

在粒子级理论模型中，研究人员在调整电极孔隙率大小分布的同时，按照石墨颗粒大小的顺序重新“排队”。模拟计算结果表明，与传统的随机均质电极以及单梯度电极相比，这种新结构具有优异的快速充电性能。

为了在电极中实现，研究团队开发了一种低粘度无聚合物粘结剂浆料自组装技术，混合铜包覆的石墨负极颗粒以及铜纳米线于乙醇溶液中制成浆料，利用不同尺寸颗粒石墨在浆料中沉降速度差异性，成功构建出模拟计算优化的双梯度结构，得到电极。

研究人员发现，基于这种新型双梯度石墨负极材料制备出的锂离子电池分别在5．6分钟和11．4分钟从零充电到60％和80％，同时保持高能量密度。

这种电极结构设计为解决快速充电问题提供了新的思路。也许正是如今这些具有意义和分量的突破性的电池技术。

伊斯特化学主打产品：电子级N-甲基吡咯烷酮（NMP）和单壁碳纳米管（SWCNT）。

N-甲基吡咯烷酮（NMP）属于氮杂环化合物，是一种无毒性、沸点高、极性强、粘度低、腐蚀性小、溶解度大，挥发度低，稳定性好，易回收的高效选择性溶剂。是生产锂离子电池非常重要的辅助材料，一般作为正极涂布溶剂，或作为锂电池导电剂浆料溶剂。

单壁碳纳米管（SWCNT）是锂离子电池的一种新型导电剂，添加量少、能降低电极内阻、可改善常温循环和高温循环，提升能量密度，为锂离子电池提供卓越的导电性能。
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