充電速度慢、續(xù)航里程短，是當前制約電動汽車發(fā)展的主要因素之一。記者從中國科學技術大學獲悉，該校季恒星教授研究組與美國加州大學洛杉磯分校、中國科學院化學研究所等機構合作，研制出一種新型黑磷復合材料，充電9分鐘即可恢復電池約80%電量，使兼具快速充電、高電荷容量、長壽命優(yōu)點的鋰離子電池成為可能。這項成果10月9日發(fā)表于國際權威學術期刊《科學》。

“全新設計的黑磷復合材料使兼具高容量、快速充電且長壽命的鋰離子電池成為可能。”論文第一作者金洪昌博士介紹，“一方面，能量通過鋰離子與電極材料的化學反應進出電池，因此電極材料對鋰離子的傳導能力是決定充電速度的關鍵;另一方面，單位質量或體積的電極材料容納鋰離子的多少也是一個重要因素。”

黑磷是白磷的同素異形體，特殊的層狀結構賦予它很強的離子傳導能力和高理論容量，是極具潛力的滿足快充要求的電極材料。然而黑磷容易從層狀結構的邊緣開始發(fā)生結構破壞，實測性能遠低于理論預期。季恒星團隊采用“界面工程”策略將黑磷和石墨通過磷碳共價鍵連接在一起，在穩(wěn)定材料結構的同時提升了黑磷石墨復合材料內(nèi)部對鋰離子的傳導能力。

“我們采用常規(guī)的工藝路線和技術參數(shù)將黑磷復合材料做成電極片。實驗室的測量結果表明，電極片充電9分鐘即可恢復約80%的電量，2000次循環(huán)后仍可保持90%的容量。”共同第一作者，中國科學院化學研究所的辛森研究員介紹說，“如果能夠實現(xiàn)這款材料的大規(guī)模生產(chǎn)，找到匹配的正極材料及其他輔助材料，并針對電芯結構、熱管理和析鋰防護等進行優(yōu)化設計，將有望獲得能量密度達350瓦時/千克，并具備快充能力的鋰離子電池。”

據(jù)了解，具備每千克350瓦時能量密度的鋰離子電池，能使電動汽車的行駛里程接近1000公里。結合快速充電能力，將使電動汽車的用戶體驗大幅提升。(記者常河 通訊員范瓊)

關鍵詞： 鋰離子電池