富勒烯电池技术突破
科学家成功稳定富勒烯分子，为电动汽车打造更安全的电池
日本东北大学的研究人员开发出一种共价桥联富勒烯框架，有望通过解决碳基材料在储能应用中长期存在的稳定性问题，实现充电更快、寿命更长的电动汽车电池。
由先进材料研究所的李颢杰出教授领导的团队，创造了一种名为Mg4C60的化合物。该化合物利用富勒烯分子之间的共价连接，防止了这类材料用作电池负极时通常发生的结构坍塌。这项研究成果已于12月11日发表在《美国化学会志》上，并于12月23日正式对外公布。
当前大多数锂离子电池依赖石墨负极，这限制了快速充电速度，并且由于锂金属析出而带来安全风险。锂析出是指锂离子在负极表面积累，而非嵌入其结构的过程。这种现象尤其在快速充电时，会导致容量衰减和安全危害。
富勒烯，也被称为C60的球形碳分子，因其独特的化学性质和支撑氧化还原反应的能力，长期以来被视为有前景的替代材料。然而，其实际应用一直受制于较差的稳定性。先前的实验表明，富勒烯化合物在电池运行过程中会溶解到碳酸酯电解质中，导致容量损失和内部结构受损。
Mg4C60框架通过使用镁原子促进富勒烯分子之间的共价桥联，克服了这一挑战，从而形成了一种稳定的层状结构，以一种根本不同的方式储存锂。这种方法避免了此前导致富勒烯负极无法用于商业电池的材料损失和结构退化问题。
在同期宣布的另一项进展中，韩国浦项科技大学的科研团队介绍了一种不同的技术，利用磁场控制电池负极中的锂离子传输。由金元培教授领导的这项“磁转换”策略，实现了比商用石墨负极高出约四倍的储能容量，同时在超过300次循环中保持了99%以上的效率。浦项科技大学的这一系统发表在《能源与环境科学》上，它使用铁磁性锰铁氧体来防止可能导致电池起火的针状枝晶形成。
李颢教授表示：“接下来的步骤是将这种共价桥联策略扩展到更广泛的富勒烯和碳框架中，目标是创建一系列适用于快充电池的稳定、高容量负极材料。”该团队计划与行业伙伴合作，评估材料的可扩展性，并将其集成到实用的电池形态中。
