维也纳大学的研究者将锂离子电池的性能提升到一个新的水平

传统的锂离子电池，如智能手机和笔记本电脑中广泛使用的锂离子电池，已经达到了性能极限。维也纳大学化学系的材料化学家Freddy Kleitz和其他科学家开发了一种新的锂离子电池纳米结构的负极材料，扩大了电池容量并延长了循环寿命。维也纳大学无机化学系的Freddy Kleitz表示，纳米结构锂离子电池材料或许是一个很好的解决方案。他和意大利都灵波利特尼科的应用材料和电化学小组负责人克劳迪奥·格尔巴迪(Claudio Gerbaldi)是这项研究的主要贡献者。这两位科学家及其团队开发的基于混合金属氧化物和石墨烯的二维三维纳米复合材料，大大提高了锂离子电池的电化学性能。经过测试，这种新电极材料的比容量大幅度提高，即使在高达1 280 mA电流密度下，充放电循环也超过3 000次。目前的锂离子电池只需大约1 000次充电后就会失效。

传统的负极通常由石墨等碳材料组成。Kleitz解释说：“金属氧化物比石墨具有更好的电池容量，但它们相当不稳定，而且属于不良电导体。”研究人员找到了一种充分利用这两种化合物优点的方法。与大多数过渡金属纳米氧化物及其复合材料相比，他们开发的混合金属氧化物与高导电性且稳定的石墨烯形成的新型电极活性材料显示出优异性能。

加工流程的第一步是实现铜和镍金属的可控均匀混合。基于纳米铸造——一种生产介孔材料的方法，他们制备了纳米多孔结构的金属氧化物颗粒。然后，采用喷雾干燥的方法，将混合金属氧化物颗粒用薄的石墨烯层紧紧包裹起来。与现有方法相比，这种新的高性能、长寿命负极材料的创新加工方法简单高效。它是一个以水为基础的过程，环境友好，并准备工业应用。