高能密度鋰存儲材料問世

　　圖：新型存儲材料含鋰（左）和不含鋰（右）

　　鋰離子電池是目前應用最廣的電池技術。對于像筆記本、手機和相機等設備，它都是必不可少的。現階段的研究活動主要是要提高鋰存儲密度來擴大電池容量。此外，鋰存儲也應該滿足高功率設備的快速充電要求，這就需要對鋰離子電池的電化學工藝和新電池組件的發展有深入的了解。

　　鋰存儲材料目前主要是在由金屬氧化物組成的主結構空腔上進行插入式存儲鋰（所謂的插頁式）。這種方法十分有效，但存儲密度有限，因為鋰在這種結構中不能高密度填充。此外，想在單位單元插入存儲多個鋰離子一般來說不太可能，因為那樣結構將會變得不再穩定，出現結構坍塌現象。因此需要通過在穩定結構中增加鋰的填充密度來超越現今的存儲密度上限。

　　一個由卡爾斯魯厄理工學院（KIT）的Maximilian Fichtner教授和 Ruiyong Chen博士帶領的團隊提出了一個新的存儲原則和相應的存儲材料，該材料能可逆存儲每單位單元1.8個鋰離子。材料的組成是Li2VO2F，在平均電壓為2.5V的條件下進行測試，其存儲容量高達420mAh/g。由于材料的高密度，相比活性材料，它的儲存容量達到了4600Wh/L.

　　與目前使用的存儲材料不同，新型存儲不再通過插入式進行鋰的存儲，而是直接在晶胞的晶格點陣中進行存儲。因此，存儲密度得到了顯著提高。

　　令人吃驚的是，結構中的鋰離子是高速運動的，它既可以保留在晶格中，也可以很容易脫離晶格。釩控制著鋰離子的接收和釋放，過程中晶格始終保持一個穩定的整體，這是該存儲材料比較新穎的一個地方。這種結構因具有高的缺陷流動性，因此晶格自身結構穩定。

　　研究小組的負責人Maximilian Fichtner表示：“在缺陷流動性高的情況下，該結構不僅穩定，而且體積變化量只有3%，這就使得這個系統非常的不一般。這種存儲原則也應用到了其它的組分。采用其他相似結構的化合物甚至得到了比釩基存儲更高的能量密度。”