鋰離子電池快充和容量提升方法被發現

　　鋰離子電池，作為新世紀電池行業研究最多的材料，在其性能上一直在不斷地改進，不管是快充還是續航還是容量上面，不斷地有科學家在研究，在探索。近日，俄聯邦研究中心科學家提出了這樣一種概念，使用石墨烯與單層二硫化釩薄膜的化合物作為鋰離子電池的陽極材料，將使電池的容量和充電-放電速度得到提高。這一發現也發表在相應的期刊上，這也是鋰離子材料可能突破性能瓶頸的重大發現。

　　現在，鋰離子電池是許多設備(從手機到電動汽車)最普及的電源。與傳統電池相比，這些電池的比容量高、使用壽命長和安全性好。盡管有這些優勢，增加鋰電池的容量和提高充電速度仍是亟需解決的問題。

　　鋰離子電池的物理基體是由多孔聚合物材料分隔開的兩個電極，即陽極(正)和陰極(負)。充電時，電流把鋰離子從陰極移動到陽極，而電池使用時，鋰離子向相反方向移動。當電池電量耗盡時，電極之間鋰離子的移動能力很低，這就是為什么智能手機買了幾個月后，需要比原來更頻繁地充電的原因。

　　現在，使用石墨烯可以延長電池的壽命。石墨烯是一種獨特的二維材料，因發現該材料在2010年授予了諾貝爾物理學獎，它的比表面積大、導電性和彈性好。石墨烯可廣泛用于各個工業領域，包括儲能設備。

　　俄科學家研制的復合材料是由兩種異質層(石墨烯和二硫化釩)組成的二維結構，這種薄片的厚度大約為1納米。研究證實，不僅可以把鋰離子限制在該材料的表面上，而且還可以約束在層間的空間里，最終結果導致材料的高比容量。

　　科學家估計，該復合材料的正極材料容量可達569mAh/g，比現在鋰離子電池最常用于陽極的石墨要高出幾乎一倍。理論計算表明，石墨烯和釩的化合物不僅保證電子轉移的效果好，而且確保了材料的機械強化。

　　除了容量之外，該復合材料關鍵的特點是鋰離子在材料內部的遷移率高。這就可以快速給電池充電或者給大功率設備供電。此外，離子的高遷移率能夠使電池在低溫下正常工作。

　　在研究中科學家還發現另一個重要的特征，在材料充填鋰離子后，也能夠在復合材料里保持石墨烯獨特的電子特性。科學家認為，這種效應為控制石墨烯基納米材料的性能提供了新的可能。這項研究得到了俄聯邦教育科學部和俄羅斯基礎研究基金會的資助。