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電動汽車充電通常需要約10小時(shí)或更長的時(shí)間，即使采用快速充電方式，也至少需要30分鐘。這是假設(shè)充電站有可用充電位的情況。如果我們能夠像為汽油動力汽車加油一樣快速地為電動汽車充電，它可能有助于緩解電動汽車充電站短缺的問題。

電動汽車中使用的鋰離子電池的效率取決于陽極材料存儲鋰離子的能力。近日，浦項(xiàng)科技大學(xué)(浦項(xiàng)科技大學(xué)，校長Moo Hwan Kim)化學(xué)工程系和黑色能源材料技術(shù)研究所的Won Bae Kim教授帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新型負(fù)極材料。他的團(tuán)隊(duì)包括博士。化學(xué)工程系的候選人 Song Kyu Kang 和 Minho Kim 合成了錳鐵氧體 (Mn 3-x Fe x O 4)納米片使用一種新穎的自雜交方法，涉及簡單的電取代衍生過程。這項(xiàng)突破性技術(shù)將存儲容量提高了理論極限約 1.5 倍，并使電動汽車能夠在短短六分鐘內(nèi)完成充電。該研究因其卓越性而獲得認(rèn)可，并作為封面論文發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》雜志上。

在這項(xiàng)研究中，研究小組設(shè)計(jì)了一種新方法來合成錳鐵氧體作為負(fù)極材料，該材料以其優(yōu)越的鋰離子存儲容量和鐵磁性能而聞名。首先，在氧化錳與鐵混合的溶液中發(fā)生電偶置換反應(yīng)，形成內(nèi)部為氧化錳、外部為氧化鐵的異質(zhì)結(jié)構(gòu)化合物。該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步使用水熱方法來制造具有擴(kuò)大表面積的納米厚的錳鐵氧體片。這種方法利用了高度自旋極化的電子，顯著增強(qiáng)了大量鋰離子的存儲容量。這項(xiàng)創(chuàng)新使團(tuán)隊(duì)能夠有效地超出錳鐵氧體陽極材料的理論容量 50% 以上。

增大負(fù)極材料的表面積有利于大量鋰離子的同時(shí)移動，從而提高電池的充電速度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與目前市場上電動汽車使用的電池容量相當(dāng)，充放電僅需六分鐘。這項(xiàng)研究改進(jìn)了具有挑戰(zhàn)性的合成工藝，在負(fù)極材料的理論容量方面取得了突破，并顯著加速了電池的充電過程。

領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的 Won Bae Kim 教授表示：“我們對如何克服傳統(tǒng)陽極材料的電化學(xué)限制并通過應(yīng)用電子自旋表面改變的合理設(shè)計(jì)來提高電池容量提供了新的理解。” 他樂觀地認(rèn)為，這一發(fā)展可能會提高電池的耐用性并減少電動汽車的充電時(shí)間。

這項(xiàng)研究是在韓國國家研究基金會和科學(xué)與信息通信技術(shù)部的職業(yè)中期研究員計(jì)劃和高級研究中心計(jì)劃以及貿(mào)易、工業(yè)和能源部提升下一代性能計(jì)劃的支持下進(jìn)行的生成可充電鋰離子電池并開發(fā)新的制造技術(shù)。

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