新材料延长电池寿命

材料牛注：如今，大多数智能电子设备都是在锂离子电池的支持下才得以使用，但是锂离子电池也有一定的缺点。限制其发展的一个主要因素就是它的负极材料，密歇根州立大学的Evgeny Antipov教授和他的团队用钾离子类似物替代了昂贵的锂离子组件从而解决了这一难题。

锂离子电池适用的电子设备非常广泛，手机、平板、笔记本电脑都在使用锂离子电池，它们在90年代开始流行,随后取代了曾经广泛使用的镍氢电池。然而,锂离子电池也有许多缺点。例如, 当温度低于零时，他们的容量可能下降。另外由于昂贵的含锂材料的使用，价格也频遭吐槽。例如，你买一款S型特斯拉汽车，那么大约有一半的费用将会花在锂离子电池上。另一方面，锂离子电池非常紧密，体积较大。这意味着你的设备需要依靠一个相对较小的电池。

限制锂离子电池性能的一个关键要素是它的负极材料。对于大多数材料来说，它们的容量已经达到极限。因此，科学家和工程师正在积极寻找新的负极材料能够在几分钟内完成充电，并在高电流密度下，操作和储存更多的能量。

过渡金属氟化物的磷酸盐是最有前景的新一代锂离子电池负极材料类之一。

这项工作由Evgeny Antipov教授指导，由密歇根州立大学的一个科学家小组和俄罗斯、比利时的同事一起完成的。他们致力于制造出一种基于钾、钒磷酸盐的大功率负极材料。目前他们的研究结果发表在Chemistry of Materials上(影响因子8.354)。

“这项工作最初基于一个关于几何和晶体化学的简单想法。” Stanislav Fedotov说道，他是该篇文章作者之一，也是密歇根州立大学化学学院电化学部的科学家。

科学家们成功地稳定了一个独特的晶体结构,它通过空腔和渠道来提供快速运输。因此，建议负极材料的高充放电率(90秒内)下要保留超过最初储电量的75%。其形态和结构优化，这种材料可能成为一个强有力的竞争者，尤其是对类似于钠超离子导体等常用的、商业化很成功的大功率负极材料。

根据作者的介绍，这项工作的结果不仅可以带来充足的机会去进一步合成新的锂离子电池负极材料，也能促进新型电池的发展，电荷载体将由钾离子代替锂离子。

“可以预见这种电池将不仅能提供高的能量密度，而且由于用便宜的含钾类似物来替代昂贵的含锂组件从而具有经济吸引力。”Stanislav解释道。

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