4月23日消息，据中国科学院电工研究所今日消息，伴随新能源汽车(885431)与大规模储能(885921)系统对超快充、高容量电池的需要日益迫切，传统石墨负极材料的电池性能已逼近理论极限。黑磷(BP)作为负极材料具备极高的储锂容量，却因导电性差、反应动力学迟缓、充放电过程体积膨胀剧烈等固有缺点，致使电池快充性能迅速衰减。日前，该研究所马衍伟团队成功突破这一技术瓶颈，革新性提出晶格磷 氮(P N)键工程化方案，达成了黑磷负极材料在超高倍率下的稳定充放电，对推进 BP 基快充电池的实质应用具备要紧意义。
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4月23日消息，据中国科学院电工研究所今日消息，伴随新能源汽车(885431)与大规模储能(885921)系统对超快充、高容量电池的需要日益迫切，传统石墨负极材料的电池性能已逼近理论极限。黑磷(BP)作为负极材料具备极高的储锂容量，却因导电性差、反应动力学迟缓、充放电过程体积膨胀剧烈等固有缺点，致使电池快充性能迅速衰减。
日前，该研究所马衍伟团队成功突破这一技术瓶颈，革新性提出晶格磷 氮(P N)键工程化方案，达成了黑磷负极材料在超高倍率下的稳定充放电，对推进 BP 基快充电池的实质应用具备要紧意义。
▲ P|N|P 结构迅速反应动力学特质
研究团队从原子尺度出发，在黑磷负极晶格中精确构筑 P|N 键，借助其对相邻磷|磷(P|P)键共价性的削弱用途，在锂化过程中诱导局部键断裂，活化 P|P 键，从而加速电荷传输，显著提高了转化反应的动力学性能。基于上述突破，团队成功制备出以黑磷为负极、磷酸铁锂为正极的软包电池，其能量密度达 282 瓦时/千克。该电池在高倍率充电条件下，只需要 10 分钟即可充入理论容量的 80%，且历经数千次充放电循环后仍可稳定运行，展示出优秀的快充循环耐久性。
该成就为下一代高能量密度、高功率储能(885921)器件开辟了全新技术路径，为国内快充动力电池、电网储能(885921)及特种高倍率储能(885921)装备迭代升级提供了重点支撑，对推进新能源汽车(885431)与储能(885921)技术跨越式进步、提高国内在先进储能(885921)范围的国际竞争优势具备要紧策略意义。
研究工作联合澳大利亚皇家墨尔本理工大学一同完成，有关成就于 4 月 21 日发表于《自然 通讯》。研究工作得到国家自然科学基金、北京自然科学基金、澳大利亚研究理事会(ARC)的支持。
