日前，記者從哈爾濱工業(yè)大學(xué)了解到，哈工大化工與化學(xué)學(xué)院陳剛教授帶領(lǐng)的能量轉換材料團隊在鋰離子電池負極材料的研究方面取得重要進(jìn)展。該研究成果發(fā)表于材料科學(xué)國際領(lǐng)域頂級期刊《先進(jìn)材料》2017年12月13日第46期，被選為封面文章。

近年來(lái)，鋰離子電池由于具有能量密度高、循環(huán)壽命長(cháng)且對環(huán)境友好等特點(diǎn)，已逐漸成為便攜式電子設備的主流電源，并被認為是可以應用于電動(dòng)汽車(chē)、混合電動(dòng)汽車(chē)驅動(dòng)裝置中最有前景的電源。目前，諸多領(lǐng)域對于鋰離子電池的需求量日益增大，傳統電極材料的容量以及快速充放電能力已經(jīng)達到瓶頸。研發(fā)高倍率性能的電極材料以滿(mǎn)足有效且快速的能量存儲與輸出迫在眉睫。

陳剛團隊率先提出將二維納米流體結構引入氧化鈷負極材料來(lái)提高材料的倍率性能。該團隊通過(guò)簡(jiǎn)單的溶膠凝膠法制備了陰離子基團表面修飾的納米片，這些修飾的基團促使納米片組裝成能夠自支撐的層層堆疊結構。納米片層的間距稍小于鋰離子德拜長(cháng)度的二倍，可以為鋰離子的傳輸提供二維流體通道。通道內壁的負電基團會(huì )選擇性吸引鋰離子，排斥負電離子，加速鋰離子的傳輸。通過(guò)電化學(xué)測試發(fā)現，流體通道納米片的離子電導率比塊體材料增大幾個(gè)數量級，電池的倍率性能得到大幅度提高。該研究工作為有效提高電極材料倍率性能指明新方向，同時(shí)為構建高功率、高穩定性的鋰離子電池提供了新的探索思路。

該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金和德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校余桂華教授的合作支持。