Новое поколение анодных материалов с высоким содержанием литиево-марганцевых аккумуляторов

В настоящее время электромобили сталкиваются с нехваткой ближнего пробега и проблемами безопасности, ограничивающими его масштабное продвижение. Если у электромобиля с топливом значительный запас хода (~ 500 километров), когда потребитель за рулем электромобиля, больше не будет беспокойства о запасе хода, выгодно реализовать широкомасштабное продвижение электромобилей. Текущая коммерческая плотность энергии литиевых батарей обычно составляет 150 Вт / кг для достижения двойного диапазона, мощность литий-ионных батарей Плотность энергии должна быть удвоена до 300-400 Вт / кг. С технической точки зрения, более высокая удельная емкость анодных материалов составляет улучшенная плотность энергии батареи - самый эффективный способ напрямую.

В известном положительном материале удельная разрядная емкость анодного материала с высоким содержанием лития-марганца достигает 300 мАч / г, что является текущим коммерческим применением, а удельная разрядная емкость катодного материала из трехкомпонентного литий-железо-фосфатного материала по данным Times, и поэтому рассматривается как новое поколение идеальные материалы анода литиевой батареи высокой плотности энергии. Хотя богатый литиево-марганцевый анодный материал имеет абсолютное превосходство по удельной емкости разряда, его практическое применение в литиевых батареях должно решать следующие ключевые научные и технические проблемы: одна из них - впервые снизить необратимую потерю емкости. Второй - повысить производительность и срок службы; 3 - подавить цикл спада напряжения.

Нинбо материаловедческий и инженерный научно-исследовательский институт, Китайская академия наук литиевая батарея высокой мощности Лю Чжао мирная команда инженерной лаборатории Ся Юн на протяжении многих лет занимается исследованиями и разработками богатого литий-марганцевого анодного материала, методами подготовки, механизмом оптимизации состава, заряд, разряд и модификация поверхности сделали серию значимых исследовательских работ, добились богатых исследовательских достижений (JM ater. Chem. A2011, 21254; Intel. J. lectrochem. Sci. 2011, 6670; 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).

В 2013 году исследовательская группа разработала новую модификацию границы раздела газ-твердое тело (CN201310416745.1, PCT / CN2013 / 088597), позволяющую частицам материала анода с высоким содержанием лития-марганца образовывать однородную кислородную вакансию, что значительно повышает эффективность первой загрузки и разгрузка материала, удельная емкость разряда и циклическая стабильность. С тех пор они с помощью нескольких исследовательских групп и совместных инноваций в стране и за рубежом, используя различные передовые методы анализа характеристик и теоретические расчеты, изучают механизм иона лития, чтобы удалить внедренные в присутствии кислородной вакансии. Национальная лаборатория Брукхейвена (BNL), бровь переполнения профессора Чжу, например, использование передового электронного микроскопа wuri армии к кислородной вакансии, команда профессора Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD) Мэн Инь использовала дифракцию нейтронов в национальной лаборатории Дубового хребта Чтобы доказать наличие вакансии кислорода в решетке, доктор Ван Цзюнь из Университета Манстера использовал электрохимическую газофазную масс-спектрометрию in situ для изучения изменения кислорода в решетке в процессе зарядки и разрядки. Дифракция рентгеновских лучей (XRD) / спектр поглощения доказали, что кислородная вакансия не изменяет кристаллическую структуру материала, группа Meng Ying Доктор Минхао Чжан также обнаружила, что кислородная вакансия улучшила материал с помощью расчета теории DFT кислородной активности решетки. Исследование опубликовано в NatureCommunications2016, 08, 7121 было высоко оценено рецензентами. Работа была впервые выдвинута путем улучшения активности решеточного кислорода для повышения эффективности зарядки и разрядки анодного материала с высоким содержанием лития-марганца, а также коэффициента производительности, что позволяет по-новому взглянуть на исследование модификации материала. Кроме того, метод модификации раздела газ-твердое тело является относительно простым, управляемым и легким в реализации инженерии, богатый литий-марганцевый анодный материал с хорошими характеристиками инженерных разработок обеспечивает новый путь. В настоящее время исследовательская группа использует модифицированный метод улучшения своего богатого литий-марганцевым анодным материалом пилотных испытаний.

Исследовательская работа является стратегией, предшественницей проекта Китайской академии наук класса A «Трансформирующие производственные технологии наноиндустрии с упором на проект« специальной »литиевой батареи с длительным сроком службы» (XDA09010101), проект международного сотрудничества CAS и DOE «Новое поколение Литий-ионный аккумулятор, богатый литий-марганцевым анодным материалом, структура и механизмы литиевого накопления »kysb20150047 (174433) и Новое поколение инновационных групп литий-ионных аккумуляторов, финансируемых b82001 (2012).

Страница содержит содержимое машинного перевода.