這項(xiàng)突破的核心是介孔二氧化鈦-B微球，它的特征是有一些通道和空穴，可以暢通地讓離子流過(guò)，具有一種類似電容的機(jī)制。在二氧化鈦-B結(jié)構(gòu)中，這種準(zhǔn)電容特性(pseudocapacitive)行為源自鋰吸收與擴(kuò)散的獨(dú)特位置和能量轉(zhuǎn)換。電池將獲得改進(jìn)，因?yàn)橄饦鋷X國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(：ORNL Oak Ridge National Laboratory)的一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)可以提高功率、能量密度和安全性，同時(shí)顯著減少充電時(shí)間。研究小組的領(lǐng)導(dǎo)是劉寒山(Hansan Liu)，吉爾伯特?布朗(Gilbert Brown)和帕蘭斯?帕蘭特門(Parans Paranthaman)，他們都是能源部實(shí)驗(yàn)室化學(xué)科學(xué)部的，他們發(fā)現(xiàn)，二氧化鈦(titanium dioxide)可制成一種非常理想的材料，可以增加表面積，具有快速充放電功能，可用于鋰離子電池。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，充電時(shí)間和容量上的差異是驚人的。 “我們可以在六分鐘使電池充電達(dá)到滿容量的50%，而傳統(tǒng)的基于石墨的鋰離子電池，在同樣的時(shí)間只能存10%，”劉寒山說(shuō)。

與商業(yè)鈦酸鋰(lithium titanate)材料相比，橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的化合物還擁有更高的容量，每克256 - 165毫安時(shí)，而且有一個(gè)傾斜的放電電壓，有益于控制充電狀態(tài)。與此特點(diǎn)相結(jié)合的是，事實(shí)上，這種氧化物材料非常安全，持久耐用，可替代商用石墨，這就使它非常適合用于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，也可進(jìn)行其他高功率應(yīng)用。 這項(xiàng)成果，最近發(fā)表在《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)上，具有特別重要的意義，可用于太陽(yáng)能、風(fēng)能和智能電網(wǎng)的固定儲(chǔ)能系統(tǒng)。二氧化鈦帶有青銅多晶型(bronze polymorph)，也有優(yōu)勢(shì)，可望更便宜，劉寒山說(shuō)。

這項(xiàng)突破的核心是二氧化鈦的新架構(gòu)，名為介孔二氧化鈦-B(mesoporous TiO2-B)微球，它的特征是有一些通道和空穴，可以暢通地讓離子流過(guò)，具有一種類似電容的機(jī)制。因此，鋰離子電池用二氧化鈦- B替代石墨電極，充放電就更迅速。 “理論研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在二氧化鈦-B結(jié)構(gòu)中，這種準(zhǔn)電容特性(pseudocapacitive)行為源自鋰吸收與擴(kuò)散的獨(dú)特位置和能量轉(zhuǎn)換，”作者在他們的論文中寫道。

帕蘭特門指出，這種微球形狀材料可以進(jìn)行傳統(tǒng)的電極制造，能制成緊湊型電極層。然而，他也指出，這種材料的生產(chǎn)過(guò)程是復(fù)雜的，涉及到很多步驟，所以還需要更多的研究，以確定是否可擴(kuò)大規(guī)模。 論文的其他作者有畢中合(Zhonghe Bi)、孫曉光(Xiao-Guang Sun)，雷蒙德?尤納西(Raymond Unocic)和戴盛(Sheng Dai)。這項(xiàng)研究的支持來(lái)自美國(guó)能源部科學(xué)辦公室，橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)室定向研究和發(fā)展計(jì)劃，以及橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的共享用戶設(shè)施，是由基礎(chǔ)能源科學(xué)贊助的。