日本筑波大学研制出放电效能高的锂离子电池纳米材料

3月15日的人民网报道，日本筑波大学教授研发出的新型锂电池纳米材料可以极大地提高锂电池放电性能。

这种称之为“普鲁士蓝类似物”的锂离子电池正极材料是由铁、锰、碳、氮等构成的化合物。从理论上来说，锂电池充放电速度的快慢就是锂离子在正负极间嵌入和脱嵌运动速度的快慢。新型正极材料化合物的晶体间隔呈0.5纳米的攀登架型网状结构，每一个间隔可以容纳5个锂离子，因此，如果锂离子通过这个结构进出的话，出入口很宽，可以容纳锂离子的高速进出而不拥挤，结果就表现为锂电池的快速充放电性能。

这个材料的发明人守友浩教授做的实验表明，使用该材料的最快放电时间是1.1秒，是现在性能最好的橄榄石型锂离子电池正极材料放电时间的1/8，后者的最新数据是9秒。守友浩的方法是：把该化合物直径为50纳米的纳米粒子做成1平方厘米的薄膜并紧贴在电池正极上，先用0.01毫安培的电流充电8分钟，之后通过攀登架网状结构放电直到放完为止，过程持续时间仅有1.1秒，而且得到85毫安培/克的放电电流。

守友浩的方法中最主要的是所制成的化合物薄膜质量，薄膜贴到正极上后，得到铟锡氧化物的透明电极，在这种电极的表面，通过镀金方法能够析出锰铁氰络合物；而结晶结构（即锰铁氰络合物）的电子所通过的间隙比较大，可以使更多的电流通过。

另外，这种化合物的性能稳定，因为它不是氧化物，而之前的橄榄石型正极材料则含有氧元素，随着时间的推移氧化程度会逐步加深，最终影响到锂电池正极的工作质量，新的化合物就不存在这种氧化的副作用，实验表明，在30次的充放电后没有发生质量恶化的情况。

这种材料如果要投入使用的话还需要解决两个问题：1、安全性，在实验过程中有明显的发热过程，如果用于锂电池充电的话，这种情况估计会更严重一些。2、匹配性，按守友浩的说法，“如果”进一步开发出最合适的负极材料，将有望实现手机、电动汽车的高速、大容量充电。

不过，教授对新型材料信心满满：原材料价格便宜，又能抗劣化，预计可开发出低价格的锂离子电池。

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