维也纳大学和国际科学家的研究人员开发出一种用于锂离子电池的新型纳米结构阳极材料，可延长电池的容量和循环寿命。基于中孔混合金属氧化物与石墨烯的结合，该材料可以提供一种新方法，以便在诸如电动或混合动力车辆的大型装置中更好地使用电池。

石墨烯电池寿命更长的图像

喷雾干燥法制备3D/2D纳米复合微球CnO-GNS活性电极材料的示意图

研究人员正在寻找新型活性电极材料，以便将电池推向更高水平的高性能和耐用性，并使其更适合大型设备。 “纳米结构锂离子电池材料可以提供一个很好的解决方案”，维也纳大学无机化学 - 功能材料系的Freddy Kleitz说，他与Politecnico di应用材料和电化学组的负责人Claudio Gerbaldi一起工作。意大利都灵是该研究的主要作者。

基于混合金属氧化物和石墨烯的2D / 3D纳米复合材料由两位科学家及其团队开发，据说可以极大地提高锂离子电池的电化学性能。 “在我们的测试中，新的电极材料提供了显着提高的比容量，具有前所未有的可逆循环稳定性，超过3,000次可逆充电和放电循环，即使在高达1,280毫安的非常高的电流状态下也是如此”，Kleitz说。今天的锂离子电池在大约1,000次充电循环后会失去性能。

常规阳极通常由碳材料制成，例如石墨。 “金属氧化物比石墨具有更好的电池容量，但它们非常不稳定且导电性较差”，Kleitz解释说。研究人员找到了一种方法，可以充分利用这两种化合物的积极特征。他们开发了一系列新型电极活性材料，基于混合金属氧化物和高导电性和稳定性石墨烯，与大多数过渡金属氧化物纳米结构和复合材料相比，具有优异的特性。

作为第一步，基于新设计的实验程序，研究人员能够在受控条件下均匀混合铜和镍，以实现混合金属。基于纳米铸造 - 一种生产介孔材料的方法 - 它们产生结构化的纳米多孔混合金属氧化物颗粒，由于它们广泛的孔网络具有非常高的活性反应区域，用于与来自电池电解质的锂离子交换。然后，科学家们采用喷雾干燥程序将混合的金属氧化物颗粒与薄石墨烯层紧密包裹在一起。

“与现有方法相比，我们针对新型高性能和长效阳极材料的创新工程策略简单而有效。它是一种水基工艺，因此环保且可随时应用于工业水平”，该研究作者总结道。