材料可以提高消费电子电动汽车等的电池性能

当锂离子在两个电极之间移动时，锂离子电池充电和放电，称为阳极和阴极。在传统的锂离子电池中，阳极由石墨制成，而阴极由锂钴氧化物构成。

这些材料很好地结合在一起，这就是锂离子电池越来越受欢迎的原因，但伦斯勒的研究人员相信这种功能可以进一步提高。

“制造电池更好的方法是改进用于电极的材料，”Rensselaer的机械，航空航天和核工程教授，以及该论文的通讯作者NikhilKoratkar说。“我们要做的是让锂离子技术的性能更好。”

Koratkar对纳米技术和储能的广泛研究使他成为世界上被引用次数最多的研究人员。在最近的这项工作中，Koratkar和他的团队通过用二氧化钒(VS2)代替氧化钴来改善性能。

“它为您提供更高的能量密度，因为它很轻。它可以提供更快的充电能力，因为它具有很强的导电性。从这些角度来看，我们被这种材料所吸引，”Koratkar说，他也是该部门的教授。材料科学与工程。

围绕VS2潜力的兴奋近年来一直在增长，但直到现在，Koratkar说，研究人员一直受到其不稳定性的挑战-这种特性会导致电池寿命缩短。伦斯勒研究人员不仅确定了不稳定性发生的原因，而且还开发了一种对抗它的方法。

该团队还包括物理学，应用物理学和天文学系主任VincentMeunier等人，确定锂嵌入导致钒原子之间的间距不对称，称为Peierls畸变，这是造成分裂的原因。VS2薄片。他们发现用纳米二氧化钛(TiS2)纳米涂层覆盖薄片-这种材料不会导致Peierls扭曲-可以稳定VS2薄片并改善其在电池内的性能。

“这是新的。人们没有意识到这是根本原因，”Koratkar说。“TiS2涂层起到缓冲层的作用。它将VS2材料固定在一起，提供机械支撑。”

一旦问题得到解决，该团队发现VS2-TiS2电极可以在高比容量下运行，或者每单位质量存储大量电荷。Koratkar说，钒和硫的小尺寸和重量使它们能够提供高容量和高能量密度。它们的小尺寸也有助于提供紧凑的电池。

Koratkar说，当充电更快完成时，容量没有像其他电极那样显着下降。电极能够保持合理的容量，因为与氧化钴不同，VS2-TiS2材料是导电的。

Koratkar认为，在改善汽车电池，便携式电子产品的电源和高容量的太阳能存储方面，这一发现有多种应用，但增加充电速度也很有吸引力。

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