高性能锂电池未来已来 寻找下一代电池的磷

美国科学家已经制造出一种使用磷基阳极的锂离子电池。这种电池比现在的锂离子技术显示出更大的容量，可以作为未来锂离子电池高性能阳极设计的指导方针。

由于锂离子电池具有改造电动汽车、可再生能源和其他一系列产业的潜力，从锂离子电池中榨取更多的电能是研究人员和商业开发商的大生意。世界各地的科学家正在测试数千种不同的材料和方法。

然而，大多数人都会同意，用一种能量密度更高的材料来取代现今电池中使用的石墨阳极的重要性。

有许多方法可以实现这一点，锂金属和硅基阳极取得了重大进展。

锂离子储能技术中的几个新概念有可能极大地提高电池的能量容量。其中包括锂金属阳极，这有可能将能量密度提高50％以上。

磷是另一种可能具有比石墨更高的能量容量的材料，也是美国阿贡国家实验室科学家领导的一项新研究的焦点。

磷在充电过程中会“膨胀”到更大的体积，这一事实阻碍了它的发展，但它的其他特性使其成为了进一步研究的一个有吸引力的选择。

Argonne实验室的化学家徐桂亮说：“磷具有非常高的能量容量。当我们探索这种材料时，我们发现我们的阳极材料有一个非常高的初始库伦效率，可超过90%。”

该小组使用钢球研磨工艺制造了黑磷和导电碳的复合阳极，他们说这可以用于大规模生产。该阳极的初始库仑效率(ICE)为91%，比容量约为2500毫安小时。

阳极与镍钴锰阴极集成在一个全电池中，Argonne说这为它的实用性提供了概念证明。

考虑到黑磷对于商业用途来说太过昂贵，该小组还使用更便宜(但传导性更差)的红磷制造阳极。

该阳极的性能数据没有提供，但Argonne认为阳极显示“类似的稳定性和高冰，具有非常高的实际容量。”

研究人员在最近发表在《纳米能源》上的《高能锂离子电池的实用磷基阳极材料》中描述了这种设备。

该组织表示，他们的下一个目标是研究大规模生产红磷阳极的工艺。他们说:“我们正试图启动与行业伙伴的合作，这样我们就可以扩大这种材料的规模，这样它就可以在未来商业化。”