印度与日本合作2D纳米阳极材料 实现锂电池快速充电

随着电动汽车革命的兴起，人们也在推进锂离子电池技术的研发，以确保此类汽车能够有足够的电力运行。为了确保此类电池技术得到发展，研究必须集中在锂离子电池的两大弱点，即快速充放电技术以及电池寿命。

现在，有一些技术能够帮助克服此类问题，并可实现快速充电以及超长寿命，例如，扩散锂离子，改进电极-电解质界面的特性以及电极的孔隙率。

不过近年来，出现了另一种解决方案以及一种新兴的锂离子电池负极材料——2D纳米材料。此类材料为薄片结构，厚度只有几纳米，具有高纵横比以及高活性位点密度的特点，有助于实现电池的快速充电以及优越的（充放电）循环性能。

研究人员对基于过渡金属二硼化物的2D纳米材料特别感兴趣，因为在锂离子存储方面具有高速率以及长期循环稳定性的优点，这一优点源于此类材料由硼和多价过渡金属原子组成了蜂窝状平面。

因此，由日本北陆先端科学技术大学院大学（JAIST）的Noriyoshi Matsumi 教授与印度理工学院（IIT）的Kabeer Jasuja教授领导了一组科学家，进一步分析了用于能量存储的潜力。该团队最近领导了首个关于基于二硼化钛（TiB2）分层纳米片（THNS）作为锂离子电池负极材料的储能潜力的实验研究项目。

为锂离子电池研究打造THNS

研究人员采用过氧化氢氧化TiB2粉末，然后采用离心机分离该溶液，并将溶液冷冻干燥，从而打造出THNS。

然后，该团队用THNS作为活性负极材料，打造了一个阳极锂离子半电池，并研究THNS阳极的电荷存储特性。

研究基于THNS的新型阳极

研究发现，基于THNS的阳极放电容量高达380 mAh/g，电流密度仅为0.025 A/g。在1 A/g的高电流密度下，其放电容量可达174 mAh/g，充满电仅需10分钟，而且1000次充放电循环后容量仍保留89.7%。

该研究团队发现，基于THNS的阳极可以保持高电流速率，约为15至20 A/g，可以实现约9至14秒的超快充电。在高电流速率下完成10000次充放电循环后，容量仍保留80%以上。

该研究结果突出了2D TiB2纳米薄片在促进电池快速充电以及延长锂离子电池寿命方面的潜力。该研究团队还发现，TiB2等纳米尺寸的材料还具有一些其他有发展前景的特性，如赝电容电荷存储、优异的高电流速率性能以及优越的充放电循环性能。