北京时间10月9日凌晨，中国科学技术大学季恒星教授团队的一项科研成果在国际顶尖杂志《科学》（Science）上刊发。季恒星教授研究组与合作者们在新型锂离子电池电极材料研究方面取得重大突破：全新设计的黑磷复合材料使兼具高容量、快速充电且长寿命的锂离子电池成为可能。
季恒星介绍，如果这项技术投入实用，“我们有可能让电动汽车在10分钟左右的时间内充满电，并能行驶约500公里。”
寻找更好的电极材料
当前，电动汽车受到市场青睐，但漫长的充电时间也成为它的短板。传统燃油汽车仅需五分钟即可满油增程500公里，而目前市售最先进的电动汽车则需要“坐等”充电一小时才能达到同样的增程效果。发展具有快速充电能力的大容量锂离子电池，一直是电动汽车行业的重要目标。
电极材料是决定电池性能指标的关键因素之一。“如果想提高电池充电的速度，就需要一款充电的电化学反应速度很快的材料。其中一个非常重要的判断标准，就是电极材料传导电子和离子的能力是否够强。”季恒星说，研究团队希望能够发现一款既能在综合性能指标方面给行业以期待，又能适应工业化电池生产流程的电极材料。
论文第一作者金洪昌博士介绍：“能量通过锂离子与电极材料的化学反应进出电池，因此电极材料对锂离子的传导能力是决定充电速度的关键；另一方面，单位质量或体积的电极材料容纳锂离子的多少也是一个重要因素。”
基于前人的研究，研究团队发现，黑磷是一个优异的选择。首先，它的理论容量非常高，仅次于单晶硅或金属锂。第二，作为一款半导体材料，它传导电子的能力很强。第三，黑磷具有层状结构，锂离子可以在黑磷片层的层间快速传导。这三方面的优异性质，让黑磷成为一款非常有潜力的、能够实现锂离子电池快充的电极材料。
黑磷是白磷的同素异形体，特殊的层状结构赋予它很强的离子传导能力和高理论容量，是极具潜力的满足快充要求的电极材料。但理想很丰满，现实比较骨感。目前一系列的研究报道发现，黑磷的综合性能指标跟预期有一定的差距。
