锂电池新突破！循环寿命有望大幅提升

近日，荷兰代尔夫特理工大学的Marnix Wagemaker教授团队与中核集团原子能院核物理研究所中子散射团队合作，在国际权威期刊《自然》上发表了锂离子电池领域的最新研究成果。该成果或将大幅提升锂电池循环寿命和快充性能，标志着中核集团重大科研设施中国先进研究堆全面开放应用取得重要进展。

该研究围绕有序层状氧化物开展，这是目前锂离子电池中最重要的正极材料之一。在进行深度充电时，该结构框架容易受到晶格应力、结构或机械化学降解的影响，使得电池容量急剧下降，从而导致电池寿命缩短。

为此，Wagemaker教授团队联合中核集团原子能院等单位，提出了一种解决方法，成功将化学短程无序(CSRD)引入到氧化物正极中，精确调节了锂和钴元素在晶格中的局域分布，使其跨越几个最近邻格点的间距，从而显著提升了锂电池的循环寿命和快充性能。研究利用中子粉末衍射技术获得锂和钴元素的分布特征，发现大约2.6%的钴离子位于锂层中，为证明CSRD结构提供了关键证据。

(科技日报实习记者 薛岩)

来源： 科技日报

锂电池和铅酸电池有什么区别？

电池作为现代生活中不可或缺的能源储存装置，其种类繁多，其中锂电池和铅酸电池是两种常见且广泛使用的电池类型。尽管它们都用于储存和提供电能，但在性能、应用和安全性等方面存在显著差异。本文将详细比较锂电池和铅酸电池，探讨它们的主要区别以及各自的优缺点。

1. 能量密度

锂电池 ：锂电池的能量密度较高，这意味着在相同体积或重量下，锂电池能够储存更多的电能。通常，锂电池的能量密度可以达到150-250 Wh/kg，甚至更高。这使得锂电池特别适用于对能量需求较高的应用场景，如智能手机、电动汽车和便携式电子设备。

铅酸电池 ：铅酸电池的能量密度相对较低，一般在30-50 Wh/kg之间。因此，为了达到与锂电池相同的电量，铅酸电池需要更大的体积和重量。这使得铅酸电池在体积和重量对性能要求较高的应用场景中显得不够理想。

2. 重量与体积

锂电池 ：由于其较高的能量密度，锂电池在提供相同电量的情况下，体积和重量通常都比铅酸电池要小。这种轻便性使得锂电池在需要减轻设备重量的场合，如电动自行车和无人机中，具有明显优势。

铅酸电池 ：铅酸电池由于其较低的能量密度，相同容量的铅酸电池比锂电池要重且体积更大。这对于需要便携性和紧凑设计的应用来说，可能是一个限制因素。

3. 寿命

锂电池 ：锂电池的循环寿命较长，通常能够经历500-1500次充放电循环，具体取决于电池的类型和使用条件。较长的使用寿命减少了更换频率，从而降低了长期使用成本。

铅酸电池 ：铅酸电池的循环寿命相对较短，通常在300-500次充放电循环之间。这意味着铅酸电池需要更频繁的更换，这不仅增加了维护成本，还可能导致资源浪费。

4. 充电速度

锂电池 ：锂电池通常支持更快的充电速度，能够在短时间内完成充电。这对于需要快速充电的设备和应用场景，例如电动汽车和移动设备，非常重要。

铅酸电池 ：铅酸电池的充电速度较慢，通常需要较长时间才能充满。这在某些需要频繁充电的应用中可能会影响使用体验。

5. 安全性

锂电池 ：虽然锂电池在高能量密度和轻便性方面表现优越，但其安全性问题也受到关注。锂电池在过充、过放、短路或物理损伤时，可能会引发热失控、膨胀甚至起火。因此，锂电池的安全管理需要特别关注，如使用保护电路和高质量的生产标准。

铅酸电池 ：铅酸电池在安全性方面通常较为稳定，不易引发起火或爆炸。铅酸电池采用液体电解质，在过充或短路时的风险较低。然而，铅酸电池含有铅和酸性物质，处理不当可能对环境和健康造成影响。

6. 成本

锂电池 ：锂电池的生产成本相对较高，特别是在高能量密度和快速充电的应用中。尽管初始成本较高，但由于其长寿命和较低的维护需求，从长远来看，可能具有较好的性价比。

铅酸电池 ：铅酸电池的生产成本相对较低，因此在一些价格敏感的应用中具有经济优势。虽然其寿命较短，但其初始成本低使得其在一些预算有限的场景中仍然具有竞争力。

锂电池和铅酸电池各有优缺点，适用于不同的应用场景。锂电池凭借其高能量密度、轻便性和较长的寿命，在现代高性能设备和电动车辆中具有广泛应用。然而，其较高的成本和安全性问题也需引起关注。铅酸电池则以其较低的成本、稳定的安全性和成熟的技术应用，在汽车启动电池和备用电源中依然占据重要地位。根据具体应用需求，选择合适的电池类型可以确保在性能、成本和安全性之间找到最佳平衡。

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