实现锂电超高功率和能量密度

 师资体系     |      2021-05-26 00:48
本文摘要:近年来,锂电池已普遍应用于各种电子设备,还包括平板电脑、智能手机和便携式电脑。锂电负极一般来说由锂化合物包含,如LiCoO2或LiFePO4,而负极一般来说由碳包含。 鉴于锂离子电池用于的快速增长,世界各地的研究人员仍然在企图找到可以提升其效率和性能的材料。理想情况下,这些材料应当包括在地球上非常丰富的元素,并具备较高的能量密度。加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员最近明确提出了一种新策略,用作设计具备极高功率和能量密度的锂电池电极材料。

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近年来,锂电池已普遍应用于各种电子设备,还包括平板电脑、智能手机和便携式电脑。锂电负极一般来说由锂化合物包含,如LiCoO2或LiFePO4,而负极一般来说由碳包含。

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鉴于锂离子电池用于的快速增长,世界各地的研究人员仍然在企图找到可以提升其效率和性能的材料。理想情况下,这些材料应当包括在地球上非常丰富的元素,并具备较高的能量密度。加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员最近明确提出了一种新策略,用作设计具备极高功率和能量密度的锂电池电极材料。

在《大自然能源》上公开发表的一篇论文中阐述了这一策略,即用于两种部分类似于晶石的散装氢氟酸,即Li1.68Mn1.6O3.7F0.3和Li1.68Mn1.6O3.4F0.6。研究人员利用机械化学合金化技术制备了这两种氢氟酸。研究人员在他们的论文中写到:“我们证明,融合部分类似于尖晶石的阳离子顺序和大量的锂不足,需要构建高密度和较慢的能量存储。阳离子超强化学计量学和由此产生的偏序用作避免有序尖晶石的典型热力学,并使更大的实际容量沦为有可能,而锂不足与氟代替协同用于,以建构一个低锂迁移率。

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”目前,研究人员明确提出的阴极材料设计方法已被证明是很有前途的。在一系列的可行性实验中,获得的阴极取得了多达1100Whkg-1的显著能量,静电速率高达20ag-1,容量多达360mAhg-1,这是迄今为止报导的最低的容量之一。此外,即使在电池多次电池的情况下,这种能力的相当大一部分也不会随着时间的流逝而维持。

有意思的是,完全一半的容量来自于氧水解还原成过程。虽然这一现象在富锂层状镍锰钴氧化物或无序的岩盐中获得了普遍的研究,但在研究人员制备的尖晶石型阴极中却很少仔细观察到。在未来,该设计策略可作为构建大功率、低能量密度锂电池负极材料的指导思想。

此外,在他们的研究中制备的两种氢氟酸可以用来生产新的高性能电池。


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