盖世汽车讯 随着电动汽车（EV）和智能手机对快速充电的需求日益增长，人们对电池寿命缩短的担忧也日益加剧。

图片来源：期刊《先进功能材料（Advanced Functional Materials）》

据外媒报道，韩国蔚山科学技术院（Ulsan National Institute of Science and Technology，UNIST）能源与化学工程学院的Seok Ju Kang教授、高丽大学（Korea University）的 Sang Kyu Kwak教授和韩国科学技术研究院（Korea Institute of Science and Technology，KIST）的Seokhoon Ahn博士合作，研发出一种由石墨和有机纳米材料组成的混合负极材料，可有效防止反复快速充电过程中的容量损失，有望为各种应用提供更持久的电池续航能力。该研究的相关论文发表在期刊《先进功能材料（Advanced Functional Materials）》上。

在电池充电过程中，锂离子（Li-ions）会进入负极材料，以锂原子的形态储存能量。在快速充电条件下，过量的锂会在负极材料表面形成所谓的“死锂”沉积物，这些沉积物无法重复利用。这种沉积会降低电池容量并加速电池衰减。

研究团队设计了一种结构化解决方案来解决这个问题。他们的混合负极材料采用商用石墨颗粒（即中间相碳微球，MCMB）均匀嵌入弯曲的氯化扭曲六苯并蔻（Cl-cHBC）纳米片中。独特的弯曲纳米片创造了更大的层间空间和纳米级通道，使锂离子能够更快、更高效地通过。

当两种材料等量混合时，这两种材料可促成锂离子的顺序嵌入过程：锂离子先进入纳米片，再进入石墨。这种分阶段嵌入可以防止死锂的形成，从而实现快速充电而不会损失容量，理论模拟也证实了这一点。

实验测试表明，在高倍率充电条件下（电流密度 4 A/g），这种混合负极材料的容量是传统石墨材料的四倍以上。分阶段嵌入过程可以提高锂离子的存储量并改善循环稳定性。

全电池测试将混合负极材料与高性能正极（NCM811）配对，经过超过1,000次充放电循环后，其容量仍保留了70%。组装成软包电池后，混合负极在2,100次循环中表现出稳定运行，库仑效率高达99%，展现了其实际应用的潜力。

研究人员强调，这种简单、可扩展的制造工艺与现有电池制造设备体系兼容。此外，利用弯曲纳米片的化学多功能性，为开发钠离子电池和其他储能系统开辟了新途径。

该团队强调，本研究揭示的顺序锂离子插入机制为需要快速充电和长期稳定性的下一代电池提供了一种极具前景的设计原理。