Eisentrifluorid-Kathodenmaterial oder dreifache Energiedichte der Lithiumbatterie

Laut ausländischen Medienberichten haben die University of Maryland (UMD), das Brookhaven National Laboratory des US-Energieministeriums und das US Army Research Laboratory (US Army Research Lab) eine neue Art von Kathodenmaterial entwickelt und untersucht - ein modifiziertes Design von Eisenfluorid. FeF3) kann dieses Material die Energiedichte der Lithium-Ionen-Batterieelektrode verdreifachen.

Dieses Material wird normalerweise in lithium-ionen-batterien verwendet, hauptsächlich aufgrund von Methoden der Interkalationschemie. Komplexe wie Eisentrifluorid übertragen jedoch normalerweise mehrere Elektronen durch komplexere Umwandlungsreaktionen.

Obwohl das Potenzial von FeF3 die Kathodenkapazität erhöhen kann, ist die historische Leistung des Komplexes in Lithiumionenbatterien nicht gut, da es drei Haupttypen von Problemen bei der Umwandlungsreaktion gibt: niedrige Energieeffizienz (Verzögerungsphänomen, Hysterese), niedrige Reaktionsrate, Seite Reaktionen oder verkürzen die Lebensdauer von lithiumbatterien.

Um diese technischen Herausforderungen zu bewältigen, verwendete das Forscherteam einen chemischen Substitutionsprozess, um FeF3-Nanostäben Kobalthöfe und Sauerstoffatome hinzuzufügen, sodass die Forscher Reaktionswege manipulieren und reversible Reaktionen erzielen konnten.

Zunächst verwendeten die Forscher ein Transmissionselektronenmikroskop (Transmissionselektronenmikroskop, TEM), um die Nanometerstäbe von FeF3 am Functional Nano-Materials Research Center (CFN) zu beobachten. Die Auflösung beträgt bis zu 0,1 Nanometer.

Anschließend verwendeten die Forscher die Röntgenpulverbeugungsstrahllinie (XPD) der Nationalen synchronen Strahlungsquelle II (NSLS-II), um ultrahelle Röntgenstrahlen durch das Kathodenmaterial laufen zu lassen und anschließend das diskrete Licht zu analysieren. Der Forscher kann möglicherweise andere Informationen über die Struktur des Materials visuell darstellen.

Um die Funktionalität des Kathodenmaterials bewerten zu können, ist die Kombination von CFN und NSLS-II mit hochentwickelter Bild- und Mikroskopietechnologie zum Schlüssel geworden.

Forscher der University of Maryland sagten, dass die Forschungsstrategie auf andere hochenergetische Umwandlungsmaterialien angewendet werden könnte, und zukünftige Forschungen können diese Methode auch zur Verbesserung anderer Batteriesysteme verwenden

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