近年來，鋰離子電池由于具有能量密度高、循環(huán)壽命長且對環(huán)境友好等特點(diǎn)，已逐漸成為便攜式電子設(shè)備的主流電源，并被認(rèn)為是可以應(yīng)用于電動汽車、混合電動汽車驅(qū)動裝置中最有前景的電源。目前，諸多領(lǐng)域?qū)τ阡囯x子電池的需求量日益增大，傳統(tǒng)電極材料的容量以及快速充放電能力已經(jīng)達(dá)到瓶頸。研發(fā)高倍率性能的電極材料以滿足有效且快速的能量存儲與輸出迫在眉睫。

陳剛團(tuán)隊(duì)率先提出將二維納米流體結(jié)構(gòu)引入氧化鈷負(fù)極材料來提高材料的倍率性能。該團(tuán)隊(duì)通過簡單的溶膠凝膠法制備了陰離子基團(tuán)表面修飾的納米片，這些修飾的基團(tuán)促使納米片組裝成能夠自支撐的層層堆疊結(jié)構(gòu)。納米片層的間距稍小于鋰離子德拜長度的二倍，可以為鋰離子的傳輸提供二維流體通道。通道內(nèi)壁的負(fù)電基團(tuán)會選擇性吸引鋰離子，排斥負(fù)電離子，加速鋰離子的傳輸。通過電化學(xué)測試發(fā)現(xiàn)，流體通道納米片的離子電導(dǎo)率比塊體材料增大幾個(gè)數(shù)量級，電池的倍率性能得到大幅度提高。該研究工作為有效提高電極材料倍率性能指明新方向，同時(shí)為構(gòu)建高功率、高穩(wěn)定性的鋰離子電池提供了新的探索思路。

該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金和德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校余桂華教授的合作支持。