- 同時(shí)兼顧鋰離子充電電池及電容器二者的性能
- 輸出密度是普通鋰離子充電電池的10倍
- 能量密度是普通電容器的5倍
- 反復(fù)充放電1000次以上，性能也不會(huì)發(fā)生劣化
- 汽車電子
美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）開發(fā)出了正極材料采用包括碳納米管在內(nèi)的混合材料鋰離子充電電池。據(jù)介紹，該電池同時(shí)兼顧鋰離子充電電池及電容器二者的性能。具體而言，輸出密度是普通鋰離子充電電池的10倍，能量密度是普通電容器的5倍。論文已刊登在2010年6月20的《Nature Nanotechnology》上。
開發(fā)該電池的是MIT化學(xué)工程系教授Paula T.Hammond與該校機(jī)械工程系兼材料科學(xué)與工程系教授楊少紅領(lǐng)導(dǎo)的研究小組。順便提一下，論文的第一作者是該校學(xué)生Seung Woo Lee及博士后藪內(nèi)直明2人。
此次開發(fā)的電池，正極采用多層碳納米管（MWNT）和有機(jī)材料的混合材料，負(fù)極采用鈦酸鋰（Li4Ti5O12：LTO）。“這應(yīng)該是首次在正極上采用MWNT”（MIT）。
正極的構(gòu)造如下。通過將電極反復(fù)浸泡在兩種不同的溶液中，交替形成與MWNT和羧基相結(jié)合的MWNT-COOH層以及溶液以及與MWNT和氨基相結(jié)合的MWNT-NH2層。MWNT-COOH層和MWNT-NH2層的層數(shù)為100層不到到最大400層（將2種層作為1組時(shí)，最大200組）。由于兩種層中的一種帶正電，一種帶負(fù)電，所以通過層積可使其牢固地結(jié)合在一起。
論文中介紹，這種電池的特點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)非常高的功率輸出，并且此時(shí)的能量密度也較高。“低功率輸出時(shí)的能量密度雖然與普通鋰離子充電電池沒什么差別，但高功率輸出時(shí)，此次的電池顯示出了更大的性能特性”（論文）。
此次的電池在輸出密度為100kW/kg時(shí)，單位重量的能量密度為200Wh/kg。低功率輸出時(shí)的最大能量密度約為500Wh/kg。不過，這些數(shù)值是相對(duì)于電極的重量計(jì)算的。如果相對(duì)于電池整體的重量計(jì)算，“將會(huì)是這些數(shù)值的1/5”（論文）。也即輸出密度約為20kW/kg時(shí)，能量密度約為40Wh/kg，低功率輸出時(shí)的最大能量密度約為100Wh/kg。
“普通鋰離子充電電池在輸出密度為1kW/kg時(shí)，相對(duì)于電池重量的能量密度為150Wh/kg。普通電容器在電力密度為10kW/kg時(shí)，相對(duì)于電容器重量的能量密度為5Wh/kg”（論文）。
與這些已有的電池及電容器相比，此次的電池?fù)碛?ldquo;輸出密度是鋰離子充電電池的5倍左右、能量密度是電容器的10倍左右的性能”（論文）。
電池的充放電周期特性方面，論文表示即使反復(fù)充放電1000次以上，性能也不會(huì)發(fā)生劣化。
