从手机到笔记本，从电动汽车到飞机，目前行业内广泛使用锂离子电池驱动。因此锂电池的每次性能改进，对于世界都会产生广泛的影响。这些改进有些是对替代材料进行试验的渐进式进步，而一些则来自于对整个设备及其工作方式的重新构想。近日，荷兰特文特大学研发出一款新型锂离子电池，充电速度是目前电池的 10 倍。


这很大程度上归功于全新的阳极。特文特大学的科学家用一种叫做铌酸镍的材料制造了一个阳极。这种材料具有“开放和规则”"的晶体结构，具有相同的、重复的通道，使其成为离子传输的理想选择。


当电池循环时，锂离子在两个电极之间来回移动，但并非所有的锂离子都能完成旅程。这导致电化学上不活跃的锂“islands”在两个电极之间形成，并与电极断开连接，这些团块导致设备的存储容量下降，甚至导致它起火。


这些稳定性问题来自于在充电过程中在锂金属阳极上形成的被称为“枝晶”的针状突起，导致电池的性能下降，失效甚至着火。李和他的同事试图通过将电池的液体电解质换成一对固体电解质来克服这个问题，这对固体电解质以BLT式的三明治形式分层在一起，并在树枝状物形成时安全地控制和遏制它们。



该新型锂电池采用的是铌酸镍（nickel niobate，NiNb2O6）作为材料。铌酸镍具有独特的晶体结构，有相同且重复的离子传输信道。在材料制造方面，也不需要在无尘室内组装。此外，铌酸镍比石墨更致密、体积能量密度更高，更有机会打造出更轻、更简单的商业电池。


在测试中，该团队发现它在1万次循环后保留了82%的容量，而且最令人鼓舞的是，它所展示的电流密度有朝一日可以使电动汽车在20分钟内完成充电。