近年來，工程師和材料科學家一直在嘗試創(chuàng)造越來越先進的電池技術，這些技術充電速度更快，使用壽命更長，并且可以存儲更多能量。這些電池最終將在電子和能源行業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮至關重要的作用，為市場上各種便攜式設備以及電動汽車提供動力。

鋰離子電池 （LiB） 是目前全球最廣泛使用的電池，為我們日常使用的大多數電子產品提供動力。因此，確定可擴展的方法來提高這些電池的充電速度是能源領域的主要目標之一，因為它不需要改用全新的電池成分。

中國華中科技大學的研究人員最近提出了一種開發(fā)含有石墨基材料的快速充電鋰電池的新策略。他們提出的電池設計在《自然能源》雜志上發(fā)表的一篇論文中概述，被發(fā)現可以成功地加快鋰電池的充電時間，同時也使它們即使在充電數千次后也能保留大部分容量。

研究揭示，Li3P對Li+具有高親和性，能夠促進負極界面處Li+的傳輸動力學。低溶劑配位的 Li +溶劑化結構可以在無機物質的內亥姆霍茲平面附近誘導產生。具體來說，相比之下，Li 3 P 可以通過 SEI實現更低的 Li +去溶劑化勢壘和更快的 Li +擴散能力到常規(guī) SEI 組件。

本質上，研究人員進行了一系列測試，以評估各種固體電解質界面（SEI）成分如何影響所謂的Li +溶劑化結構，從而減少電池充電所需的時間。最終，他們確定了一種材料組合，可以提高所謂的 Li +去溶劑化過程的效率，從而使 Li +離子能夠快速遷移穿過 SEI。

然后，該團隊發(fā)現了一種基于稱為 PS 石墨的材料的有前途的陽極，該材料由石墨表面頂部的超薄磷層組成。他們制造了這些陽極并將其集成到鋰電池中，然后通過實驗評估其性能。

基于以上結果，作者利用S對P的“橋接”效應，在石墨表面構筑了超薄的P包覆層，制備出一種藍色石墨（“藍”石墨）；電池首次循環(huán)時，“藍”石墨表面原位生成連續(xù)的晶態(tài)高離子導電性Li3P基SEI；LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2（NCM622）||“藍”石墨軟包電池具有極速快充電性能（10分鐘和6分鐘可分別充滿91.2%和80%的電量）以及在快充條件下（6 C）令人滿意的循環(huán)性能（~1 Ah，2000次循環(huán)，容量保持率82.9%）。

作者制作了~3 Ah的電池裝配到手機中用于驅動手機，10分鐘充電可實現充電至90.3%電量，進一步證明了“藍”石墨是一種性能優(yōu)異的快充鋰電池負極?？紤]到“藍”石墨具有優(yōu)異的電化學性能、合成方法簡單便捷以及原材料成本低廉等優(yōu)勢，因此其具有潛在的巨大實用價值。

圖1. 不同SEI組分界面處Li+溶劑化結構的理論模擬。

圖2. “藍”石墨的制備及表征。

圖3.不同石墨（普通石墨、“藍”石墨）負極SEI的形貌、組分以及動力學性質。

圖4. NCM622||“藍”石墨和NCM622||普通石墨軟包電池的電化學性能以及石墨負極在經歷快充循環(huán)后的結構和形貌表征。

圖5. NCM622||“藍”石墨疊片軟包電池的電化學性能。