哥倫比亞大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的助理教授楊遠(yuǎn)開(kāi)發(fā)了一種提高鋰離子電池能量密度的全新方法。他的三層結(jié)構(gòu)電極能在裸露的空氣環(huán)境中保持穩(wěn)定，因而使得電池電量更加持久、制造成本進(jìn)一步降低。該研究可以將鋰電池的能量密度提高10-30%，相關(guān)論文于10月初發(fā)表在了《Nano Letters》期刊上。

“當(dāng)鋰電池第一次充電時(shí)，它們?cè)诘谝粋€(gè)循環(huán)就損失了高達(dá)5-20%的能量”，楊遠(yuǎn)說(shuō)道，“通過(guò)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，我們已經(jīng)能夠避免這種損失。同時(shí)，我們的方法在增加電池壽命方面有巨大潛力，有望應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備和電動(dòng)汽車。”

在被生產(chǎn)出來(lái)之后的第一次充電期間，鋰電池中的一部分電解質(zhì)會(huì)因還原反應(yīng)，從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，并附著在電池的負(fù)極上。這個(gè)過(guò)程是不可逆的，會(huì)降低電池的存儲(chǔ)能量。

在現(xiàn)有的電極制造技術(shù)下，這一過(guò)程來(lái)帶的損失約為10%，但是對(duì)于具有高容量的下一代負(fù)極材料，例如硅，損耗則將達(dá)到20-30％，這是將大大降低電池的實(shí)際可用容量。

為了補(bǔ)償這樣的初始損耗，傳統(tǒng)的方法是在電極中加入某些富鋰材料。然而，由于這類材料大多在空氣環(huán)境中不穩(wěn)定，因此必須在完全沒(méi)有水分的干燥空氣里制造，故而大幅增加了電池的制造成本。