左图：含锂的新型储存材料；右图：没有锂的存储材料。（来源：HIU）

卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）和HIU的研究人员组成的一个跨学科团队在锂离子电池方面有新进展：研究人员开发了一种基于新存储原理的新阴极材料，使得能量存储密度大大提高。其研究成果发表在《先进能源材料》杂志上。

锂离子电池是目前应用最广泛的电池技术，它是电子设备不可缺少的部分，如笔记本电脑，移动电话和照相机等。目前的研究旨在获得更高的存储密度，以便能提高电池中的储能。此外，锂离子电池应能满足高功率设备的能源供应要求。这就要求对电化学过程有更详细的理解，并开发新的电池组件。

目前为止锂离子电池中使用的材料为孔穴中嵌入的锂。这种方法虽然非常有效，但是存储密度有限，这是由于锂在这种结构中密度并不高。但是，在每个单元格嵌入多个锂离子一般是不可行的，因为这样会使得结构不再稳定，容易发生崩塌。因此，在这样的稳定结构中增加锂的填充密度，达到上限值是可行的选择。

KIT的Maximilian Fichtner教授和Ruiyong Chen博士提出了一种新的存储原理以及一种新的材料，这种材料允许每单位存储1.8 Li。对于Li2VO2F，在2.5V条件下存储容量可达到420 mAh/g。由于该材料的高密度，其存储容量可达4600W/ L。

和目前使用的材料相反，新系统不再在结构间隙储存锂，而是直接在立方结构的晶格位点上存储锂。因此，可显著增加存储密度。

令人惊奇的是，锂离子可以在这种结构中迅速移动。钒吸收两个电荷后再将其释放，而晶格作为一个整体保持稳定。该结构中的缺陷具有高流动性，使得晶格自身能稳定存在。

“该结构具有高的稳定性和缺陷流动性，其体积改变也只有3%—这就是这种新体系的与众不同之处。这种存储原理似乎也适用于其他复合物。使用相似结构的其他材料，我们甚至得到了比矾基体系更高的能量密度。” Maximilian Fichtner说。

新材料在线编译整理 —— 翻译： 杨超