Neue Fortschritte bei negativen Materialien von Lithium-Ionen-Batterien

In den letzten Jahren wurden Lithium-Ionen-Batterien häufig in tragbaren elektronischen Geräten, Elektrofahrzeugen und Energiespeicherkraftwerken eingesetzt. Kommerzielle Lithium-Ionen-Batterien mit Graphit als negativer Elektrode konnten jedoch die Bedürfnisse der Menschen nach hoher Energiedichte, langer Lebensdauer und schnellem Laden und Entladen nicht erfüllen. Daher ist die Entwicklung neuer negativer Elektrodenmaterialien als Ersatz für herkömmliche Graphitmaterialien zum Forschungsschwerpunkt auf diesem Gebiet geworden.

Der Umwandlungslithiumspeichermechanismus zeigt, dass die theoretische Kapazität der Übergangsmetalloxide zwischen 700 und 1000 mAhg-1 liegt, und im tatsächlichen Test weisen die meisten Übergangsmetalloxide ein "Superkapazitäts" -Phänomen mit einer reversiblen Kapazität auf, die größer als die theoretische Kapazität ist. Die Studie ergab, dass die Membrankomponenten der Festelektrolytgrenzfläche (SEI) (wie Li2CO3, LiOH, LiAc usw.) auf der Oberfläche des aktiven Materials unter Katalyse des Übergangsmetalls reversibel zersetzt und erzeugt werden, wodurch mehr Lithiumionen erzielt werden und Elektronen. Freigabe und Lagerung. Gemäß dem Umwandlungsmechanismus wird das geschichtete Base-Cobaltacetat (LHCA) nach dem Aufladen mit Lithium, das den oben beschriebenen Komponenten der SEI-Membran sehr ähnlich ist, in Co-Nanokristalle, LiOH und LiAc umgewandelt. Dies bedeutet, dass LHCA möglicherweise eine viel höhere Kapazität als der Umwandlungsmechanismus bietet, dh LiOH und LiAc bieten zusätzliche Kapazität bei der Katalyse von Co-Nanokristallen. Inspiriert davon führten das Forschungsteam der Zhejiang University of Technology und der Nankai University eine Nanokristallisation und Compoundierung von LHCA durch und untersuchten eingehend das Lithiumspeicherverhalten.

Das Team stellte ultradünne LHCA-Nanopartikel durch ein einfaches Lösungsmittelwärmeverfahren her, mit dem die Nanopartikel von Angesicht zu Angesicht auf die Oberfläche von Graphen geladen werden konnten. Der LHCA / Graphen-Verbundstoff weist eine hohe Kapazität, eine ausgezeichnete zyklische Stabilität und eine Verdopplungsleistung auf. In 1A? Nachdem die Stromdichte des G-1 200 Wochen lang zirkuliert hat, beträgt seine reversible Kapazität etwa 1050 mAh? G-1 in 4A? Nachdem die Stromdichte des G-1 300 Wochen lang zirkuliert hat, kann die reversible Kapazität immer noch bei 780 mAh gehalten werden. G-1, viel höher als die theoretische Kapazität, die gemäß dem Umwandlungsmechanismus berechnet wurde (etwa 460 mAh? G-1). Die Autoren bestätigten auch die gegenseitige Umwandlung von Acetat und Acetaldehyd während des Zyklusprozesses durch Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie und schlugen einen neuen Mechanismus für die Lithiumspeicherung vor, der die elektrochemische katalytische Umwandlung von Co-Nanopartikeln in OH-Gruppen beinhaltet.

Geschichtete Alkalisalze sind eine große Familie. Die Untersuchung der Lithiumspeichereigenschaften von LHCA in dieser Arbeit öffnet ein Fenster für die Verwendung solcher Materialien zur Energiespeicherung. Darüber hinaus hat die erfolgreiche Herstellung von Nano-Schicht-Alkalisalzen mit regelmäßiger Morphologie und ihren Verbundwerkstoffen das Verständnis der Morphologie des Materials und möglicher Anwendungen (insbesondere in den Bereichen Energiespeicherung, Magnetismus und Ionenaustausch) erweitert. Noch wichtiger ist, dass die Forschungsergebnisse neue Ideen für das Design und die Entwicklung der nächsten Generation von Energiespeichermaterialien liefern und uns gleichzeitig helfen, den Beitrag von SEI-Membrankomponenten (insbesondere LiOH und LiAc) zur Lithiumspeicherung besser zu verstehen.

Diese Leistung wurde kürzlich in AdvancedFusionalMaterials veröffentlicht. Associate Professor Suliwei von der Zhejiang University of Technology und Heijinpei Wanglianbang von 2016 Doktoranden sind Co-Autoren, und Professor Zhouzhen von der Zhejiang University of Technology und Professor Li Guozheng von der Nankai University sind Kommunikationsautoren.

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