陽極中的彎曲納米片有助於防止快速充電期間電池容量的損失。

隨著電動汽車 (EV) 和智能手機越來越需要快速充電，人們越來越擔心電池壽命縮短。為了解決這個問題，韓國研究人員團隊開發了一種新型陽極材料，即使在頻繁快速充電的情況下也能保持高性能。

UNIST 能源與化學工程學院 Seok Ju Kang 教授、高麗大學 Sang Kyu Kwak 教授和韓國科學技術研究院 (KIST) Seokhun Ahn 博士的共同努力，創造了一種由石墨和有機納米材料組成的混合陽極。這種創新材料可有效防止重複快速充電循環期間的容量損失，從而為各種應用提供更長的電池壽命。結論 發表 V 先進功能材料。

電池充電時，鋰離子 (Li 離子) 移動到陽極材料中，以鋰原子的形式存儲能量。在快速充電條件下，過量的鋰會在表面形成所謂的“死鋰”沉積物，無法重複使用。這種積累會降低容量並加速電池退化。

研究團隊針對這個問題開發了一個結構化的解決方案。他們的混合陽極是商業上使用的石墨顆粒（中間相碳微球，MCMB），均勻地嵌入彎曲的氯化扭曲六苯並苯（Cl-cHBC）納米片中。獨特的彎曲納米片創造了大的層間空間和納米尺寸的通道，使鋰離子能夠更快、更有效地通過它們。

當等量混合時，這兩種材料促進了連續的鋰離子插入過程，其中離子首先穿透納米片，然後移動到石墨中。理論模擬證實，這種分階段插入可以防止死鋰的形成，確保快速充電而不損失容量。

實驗測試表明，這種混合陽極在高倍率充電條件下（4 A/g）提供的容量是傳統石墨的四倍以上。逐步引入過程可以增加鋰供應並提高循環穩定性。

在全電池測試中，混合陽極與高性能陰極（NCM811）相結合，在超過 1000 次充放電循環後仍保留了 70% 的原始容量。當組裝成堆疊電池時，混合陽極表現出 2100 個循環的穩定運行，庫侖效率為 99%，展示了其在實際應用中的潛力。

研究人員強調，這種簡單且可擴展的製造工藝與現有的電池製造基礎設施兼容。此外，利用彎曲納米片的化學多功能性為鈉離子電池和其他儲能係統的開發提供了機會。

研究小組強調，本研究中發現的鋰離子電池的順序插入機制為既需要快速充電又需要長期穩定性的下一代電池提供了一種有前途的設計原理。