碲电极具有更高的能量密度，并且可以比传统电极材料更快地充电和放电。
新加坡科学，技术和研究机构(A * STAR)的研究人员已经证明，由碲制成的电极可以改善可充电锂离子电池的能量储存和功率输出[1]。
常规锂离子电池中的阴极通常含有铁，钴和锰的氧化物，并且具有相对有限的能量密度。原则上，锂离子与氧，硫或硒反应的阴极可提供更高的容量。然而，实际上，这些元素不是合适的电极材料，因为氧基阴极效率低，而硫和硒电极是不良电导体。
A * STAR材料研究与工程研究所的赵兆林和Yun Zong决定研究碲 - 一种与硫和硒具有相似化学成分的准金属元素 - 作为电极材料。他们发现它是比硫和硒更好的导体，并提供几乎同样大的能量密度。
刘承认，碲与铂金一样罕见而且不便宜。“这种电池绝对不适合用于移动电话或电动汽车，但它可能针对有特殊要求的高端应用，例如植入式心脏起搏器的电源。”
研究人员将碲加热到500摄氏度，直到它融化成多孔碳电极，然后在四种不同的液体电解质中测试其作为阴极的性能。称为二甲基亚砜的常见溶剂产生最佳结果。他们发现当锂在电池放电时与碲反应时，它会形成一种可溶于二甲基亚砜的化合物。相反，当锂与硫和硒反应时，锂形成不溶性化合物，这导致阴极膨胀并破坏其结构。
虽然他们的锂碲电池最初显示出比其硫和硒类似物更低的容量，但它更快地充电和放电。它还能够在更长的时间内保持其容量，在50个充电周期后超过其竞争对手的容量。
然后，该团队开发出一种完全由7纳米宽的碲纳米线制成的阴极，它们将它们放在一起形成垫子。这形成了一种柔性碲阴极，其能量密度为1800毫瓦时/立方厘米，这使其能够比相同尺寸的传统锂钴氧化物电极储存50%的能量。在80次充电循环后，它还保留了98%以上的容量。
“为了我们的下一步，我们计划用低成本硫代替碲来开发具有更高容量的混合系统，”刘说。
参与该研究的A * STAR附属研究人员来自材料研究与工程研究所。有关团队研究的更多信息，请访问多孔材料实验室网页。
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