10月9日消息(记者刘军)记者9日从中国科大，获悉，该校季恒星教授研究团队及合作者在锂离子电池新型电极材料研究方面取得重大突破：新设计的黑磷复合材料使高容量、快充、长寿命的锂离子电池成为可能。这项成果发表在北京时间10月9日的《Science》杂志上。

　　据了解，电动汽车越来越受到市场青睐，但充电时间长也让人望而却步。传统燃油车加满油仅需5分钟即可达到500公里，而目前市面上最先进的电动汽车要等充电一小时才能达到同样的增程效果。开发具有快速充电能力的高容量锂离子电池一直是该行业的重要目标。

　　电极材料是决定电池性能指标的关键因素之一。我们希望找到一种既能在综合性能指标上给出行业预期，又能适应工业电池生产工艺的电极材料。季恒星教授说。

　　论文第一作者金洪昌，博士说：‘能量通过锂离子与电极材料之间的化学反应进出电池，所以电极材料对锂离子的导电性是决定充电速度的关键；另一方面，每单位质量或体积的电极材料中含有的锂离子量也是一个重要因素。

　　据介绍，黑磷是白磷的同素异形体，其特殊的层状结构赋予其极强的离子导电性和较高的理论容量，是满足快充要求的潜在电极材料。然而，黑磷容易从层状结构的边缘受到结构损伤，实测性能远低于理论预期。季恒星团队采用“界面工程”策略，通过磷碳共价键将黑磷和石墨连接起来，不仅稳定了材料结构，还提高了锂离子在黑磷石墨复合材料中的导电性。

　　但在工作过程中，电极材料会被电解液逐渐分解的化学物质包裹，有些物质会阻止锂离子进入电极材料，就像玻璃表面的灰尘阻止光线穿透一样。研究团队在黑磷石墨复合材料表面做了一层带有轻质聚合物凝胶“耐磨”的防尘涂层，让锂离子可以顺利进入。

　　我们采用常规工艺路线和技术参数将黑磷复合材料制成电极片。实验室的测量结果表明，充电9分钟后约80%的电量可以恢复，2000次循环后仍能保持90%的容量。“共同第一作者、中国科学院化学研究所研究员辛森说，‘如果我们能够实现这种材料的量产，找到与之匹配的正极材料和其他辅助材料，并优化电池结构、热管理和析锂保护的设计，我们将有望获得能量密度为350 WH/千克、具有快速充电能力的锂离子电池。’

　　据报道，能量密度为350 WHR/千克的锂离子电池可以使电动汽车的行驶里程接近1000公里，而特斯拉ModelS充满电时的行驶里程为650公里。快速充电能力将使电动汽车的用户体验上升到一个更高的水平。