從天津大學(xué)獲悉，天津大學(xué)“英才計劃”特聘研究員吉科猛團隊聯(lián)合湖南大學(xué)教授譚勇文團隊，利用鈷磷合金研發(fā)僅用一步即可制成電池電極的電化學(xué)腐蝕制備技術(shù)。相關(guān)研究成果《基于鈷磷合金箔工程設(shè)計用于高效電化學(xué)儲能的集成型一體化電極》在國際期刊《先進(jìn)材料》發(fā)表。
近年來，隨著筆記本電腦、手機等便攜式電子設(shè)備以及新能源與清潔能源汽車的快速發(fā)展，市場對電池的需求越來越大。傳統(tǒng)的電池電極制備工藝涉及打膠、配料、勻漿、涂布、輥壓、烘烤等近十個步驟，過程繁瑣復(fù)雜，還需要使用粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、集流體等諸多非活性材料，增加了電池的制備成本，并使其實際能量密度大打折扣。
一步式制備集成型一體化儲能電極的新方法，將鈷磷合金放入通電的食鹽溶液中，進(jìn)行選擇性腐蝕和電位調(diào)控氧化，便可制得電池電極。這種新技術(shù)制成的電極實現(xiàn)了氧化鈷和磷化鈷兩種高活性鈷基化合物的協(xié)同集成，在結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)了三維網(wǎng)絡(luò)孔狀一體結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑。得益于一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計，新的電極材料可像芯片一樣直接組裝電池，而無須再進(jìn)行配料、勻漿、涂布等繁瑣步驟，簡化了電池制備工序。整個電極制備過程不到1小時，具有安全、綠色、易規(guī)模化的優(yōu)點。
采用這一技術(shù)制成的鈷基化合物電極，其活性物質(zhì)密度是傳統(tǒng)石墨電極的2倍至3倍。活性物質(zhì)密度越高，電極的單位體積儲電量就越高。研究顯示，新研發(fā)的鈷基化合物電極儲電量是同體積石墨電極儲電量的5倍。電極集成型組成的協(xié)同作用和一體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計也使其充電速率比傳統(tǒng)石墨電極快近10倍，滿充滿放時的循環(huán)壽命超過6000次，是市售鋰電池循環(huán)壽命的2倍至4倍。
“利用這種技術(shù)制備電極只需要兩種原材料，一是人們?nèi)粘Ｉ钪谐缘氖雏}，二是工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)非常成熟的金屬合金。除此之外不再需要任何其他助劑和傳統(tǒng)必須使用的集流體。由于食鹽和合金都非常常見且價格低廉，這種集成型一體化電極具有非常顯著的成本優(yōu)勢，優(yōu)異的儲能性能也使其有著十分廣闊的應(yīng)用前景。”吉科猛說。
