钛基电极材料助力未来电池可持续设计

莫斯科的科学家开发出一种用于金属离子电池的钛基电极材料，他们称挑战了该元素阴极电位的感知智慧，这可能为研究人员提供一个可持续设计、经济高效的钛基电极的场地。

一直以来，锂离子电池的生产材料——锂和钴的开采存在着一些争议，替代的化学材料是许多从事储能研究机构研究的重点。钠离子和钾离子电池都具有代替锂的潜力，而钛是研究替代阴极中钴的材料之一。但人们对钛的研究兴趣其实较为有限，因为钛的潜力很低，限制了电池的容量。尽管市面上已有钛酸锂电池，但因为能量密度较低等原因始终占据很少的市场份额。

近日，俄罗斯Skoltech能源科技中心（CEST）的科学家称，他们已经克服困难，在设计基于钛元素的金属离子电池阴极材料方面取得了突破。

据报道，该小组开发的材料氟化钛磷酸盐（KTiPO4F）在钾离子电池中进行了测试，其电极电势为3．6 V，这意味着，与之结合的电池可以在此电压下工作，并且在充电速率为5c的情况下，充电100次后也不会出现容量衰减。（5倍的电流相对于电池容量）。

Skoltech能源科技中心的负责人说：“这是一个不同寻常的结果，它打破了电池圈长期存在的定式思维，即因为钛的潜力低，钛基材料只能用作阳极。”科学家认为，阴极材料出乎意料的高性能可能是由于两个阴离子的累积诱导效应和电荷／空位序的协同作用。科学家相信，高压KTiPO4F的发现可以为寻找和开发新型含钛阴极材料提供新的动力。

从无机化学和固态化学的角度来看，钛基材料用作阴极是一个很好的案例，它向我们证明，不应该盲目遵循普遍接受的教条，而应该睁大眼睛看清问题。选择了正确的化学成分、晶体结构和合成方法，不可能的事情就会变成可能，就可能发现具有新性能的新材料以及实际应用的新机会。

科技中心表示，这一发现为未来电池设计提供了一个案例，促进行业积极投入设计成本低、可持续的新材料。