韩美合作研究团队开发出金属氧化物氢化技术 可使锂离子电池容量翻倍

据外媒报道，由光州科学技术院（GIST）的Um Kwang-seop和Lee Joo-hyung教授、庆熙大学（Kyung Hee University）的Lee Jung-tae教授和佐治亚理工学院（Georgia Tech）的Tom Fuller教授组成的研究团队开发出一种金属氧化物氢化技术，可将广泛使用的锂离子电池的容量增加一倍，并提高充电速度。该技术利用氢离子来改变材料的物理化学性质，使其更适合储能应用。该研究成果已发表在国际期刊《自然通讯》（Nature Communications）上，光州科学技术院于1月10日宣布了这项创新技术，有望彻底改变储能行业。

图片来源：GIST

锂离子电池是电动汽车和电子设备的重要组成部分，但长期以来，由于阴极材料开发方面的限制，锂离子电池在提高能量容量方面一直受到制约。目前，这些由钴、镍、铁和锰制成的材料提供的能量容量约为140-200mAh/g（毫安每克）。然而，该研究小组发现了一种新材料——氢化氧化钼，其能量容量为280mAh/g，是现有材料的1.4到2倍。

这种新材料不仅能提高能量容量，还能提高充电速度。氢化氧化钼可以在20分钟内充电170mAh/g，即使经过1000次充放电循环，也能保持其初始容量的76%。这种出色的稳定性归功于材料的独特结构，它可以防止在充电和放电过程中发生坍塌。

通过一系列基本的电化学和光谱实验，该研究团队证实，掺杂的氢离子限制了氧化钼在充放电过程中发生的晶体结构坍塌反应。这大大提高了电池循环的稳定性。研究人员进一步的计算化学和电化学分析表明，氢离子扭曲了氧化钼的对称晶体结构，形成了使锂离子在晶体内平稳扩散的通道，从而实现了快速充放电。

该研究团队还设计了一种新方法，无需外部能源供应即可将氢离子插入金属氧化物中。这一突破证实了该研究成果的工业适用性和有效性，为储能行业的实际应用铺平了道路。

Um Kwang-seop教授强调这项研究的学术意义时表示：“这项研究具有学术意义，因为它阐明了金属氧化物氢化反应的工作原理。通过利用氢离子来轻松控制材料的固有性质，我们有望在未来开展能源材料发展的新篇章。”