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(dòng)汽車、混合電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)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(chǔ)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(huì)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。