Eine neue Generation von Lithiumbatterie-reichen Lithium-Mangan-Anodenmaterialien

Gegenwärtig sind Elektroautos mit dem Mangel an Kurzstrecken- und Sicherheitsproblemen konfrontiert, die sich aus der Einschränkung ihrer groß angelegten Werbung ergeben. Wenn das Elektroauto mit Kraftstoff eine beträchtliche Reichweite (~ 500 Kilometer) aufweist, wird der Verbraucher beim Fahren von Elektroautos keine Reichweitenangst mehr haben, was vorteilhaft ist, um die groß angelegte Förderung von Elektrofahrzeugen zu realisieren. Die derzeitige kommerzielle Energiedichte von lithiumbatterien beträgt üblicherweise 150 Wh / kg, um lithium-ionen-batterien mit doppelter Reichweite zu erreichen. Die Energiedichte muss auf 300 bis 400 Wh / kg verdoppelt werden. Aus technischer Sicht ist die spezifische Kapazität von Anodenmaterialien höher Eine verbesserte Batterieenergiedichte ist der effektivste Weg, um direkt.

In bekanntem positivem Material ist die spezifische Kapazität für die Entladung von reichem Lithium-Mangan-Anodenmaterial bis zu 300 mAh / g die derzeitige kommerzielle Anwendung und die spezifische Kapazität für die Entladung von lithiumeisenphosphat-Kathodenmaterial mit ternärem Material von The Times und wird daher als eine neue Generation von angesehen Lithiumbatterieanodenmaterialien mit hoher Energiedichte ideal. Obwohl reiches Lithium-Mangan-Anodenmaterial die entladungsspezifische Kapazität der absoluten Überlegenheit aufweist, muss seine praktische Anwendung in Lithium-Leistungsbatterien die folgenden wissenschaftlichen und technischen Schlüsselprobleme angehen: Zum einen muss der irreversible Kapazitätsverlust zum ersten Mal verringert werden. Die zweite besteht darin, die Leistung und die Lebensdauer des Zyklus zu verbessern, 3 den Spannungsabfallzyklus zu unterdrücken.

Das Forschungsinstitut für Materialtechnologie und Ingenieurwesen in Ningbo, chinesische Akademie der Wissenschaften, Hochleistungs-Lithiumbatterie Liu Zhao, friedliches Xia Yong Engineering-Laborteam, engagiert sich seit vielen Jahren für die Erforschung und Entwicklung von Materialien für Lithium-Mangan-Anodenmaterialien, die Herstellungsmethoden, den Mechanismus der Zusammensetzungsoptimierung, Ladung und Entladung sowie Oberflächenmodifikation haben eine Reihe bedeutender Forschungsarbeiten durchgeführt und umfangreiche Forschungsergebnisse erzielt (JM ater. Chem. A2011, 21254; Intel. J. Lectrochem. Sci. 2011, 66, 7070; Electrochim, Acta, 2012, 66) , 61; Electrochim. Acta, 2012, 80, 15; J. OwerSources, 2012218128; J. OwerSources, 2013240530; 2014, 6, 9185 ACSAppl. Mater. Interfaces, J. OwerSources, 2014268517; Electrochim. Acta2014, 123: 317 ; J. owerSources, 2014268683; Chem. Eur. J., 2015, 21, 7503; JM ater. Chem. A, 2015, 22, 11930; J. owerSources, 2015281, 7).

Im Jahr 2013 entwickelte das Forscherteam eine neuartige Gas-Feststoff-Grenzflächenmodifikation (CN201310416745.1, PCT / CN2013 / 088597), bei der die reichhaltigen Partikel des Lithium-Mangan-Anodenmaterials eine gleichmäßige Sauerstofffehlstelle bilden und so die Effizienz der ersten Ladung erheblich verbessern Entladung des Materials, die entladungsspezifische Kapazität und die zyklische Stabilität. Seitdem untersuchen sie mit vielfältiger Forschungsteamarbeit und kollaborativer Innovation im In- und Ausland unter Verwendung verschiedener fortschrittlicher Analysecharakterisierungsmethoden und theoretischer Berechnungen den Mechanismus von Lithiumionen, um das in Gegenwart von Sauerstoffleerstellen eingebettete zu entfernen. Das Brookhaven National Laboratory (BNL), Professor Zhu, überflutete die Augenbrauen, wie beispielsweise die Verwendung des fortschrittlichen Transmissionselektronenmikroskops der Wurmi-Armee zur Sauerstofffehlstelle. Das Meng Ying-Team des Professors an der Universität von Kalifornien in San Diego (UCSD) verwendete die Neutronenbeugung des nationalen Labors des Eichenkamms Um zu beweisen, dass das Vorhandensein von Gittersauerstoffleerstellen vorhanden ist, wurde die elektrochemische Gasphasenmassenspektrometrie der Universität Münster, Dr. Wang jun. in situ, verwendet, um die Änderung des Gittersauerstoffs beim Laden und Entladen zu untersuchen. Eine hohe berichtete Verwendung der Shanghai-Synchrotronstrahlungslichtquelle von Röntgenbeugung (XRD) / Absorptionsspektrum bewies, dass die Sauerstoffleerstelle die Kristallstruktur des Materials nicht verändert. Die Meng Ying-Gruppe Dr. Minghao Zhang fand auch, dass die Sauerstoffleerstelle das Material durch DFT-Theorie zur Berechnung der Gittersauerstoffaktivität verbesserte. Die Forschung ist in NatureCommunications2016, 08, 7121 veröffentlicht und wurde von den Schiedsrichtern hoch bewertet. Die Arbeit wurde zuerst durch die Verbesserung der Aktivität von Gittersauerstoff zur Verbesserung der Lade- und Entladeeffizienz und des Leistungsverhältnisses von reichem Lithium-Mangan-Anodenmaterial vorgebracht. Dies bietet eine neue Denkweise für die Erforschung der Materialmodifikation. Darüber hinaus ist das Verfahren zur Modifizierung der Gas-Feststoff-Grenzfläche relativ einfach, steuerbar und lässt sich leicht realisieren. Das reichhaltige Lithium-Mangan-Anodenmaterial mit guter Leistung bei der technischen Entwicklung bietet einen neuen Weg. Derzeit verwendet das Forscherteam die modifizierte Methode, um sein reichhaltiges Lithium-Mangan-Anodenmaterial für Pilotversuche zu verbessern.

Dass die Forschungsarbeit Strategie ist der Vorläufer der chinesischen Akademie der Wissenschaften Klasse A Projekt "Transformative Nano-Industrie Herstellungstechnologie mit Schwerpunkt auf" spezielle "Lithiumbatterie mit langer Lebensdauer" Projekt (XDA09010101), CAS - DOE internationale Zusammenarbeit Projekt "Eine neue Generation von Lithium-Ionen-Batterie-reiche Lithium-Mangan-Anoden-Materialstruktur und Mechanismen der Lithiumspeicherung "kysb20150047 (174433) und Eine neue Generation von Innovationsteams für Lithium-Ionen-Batterie-Materialien, finanziert von b82001 (2012).

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