Важный прогресс на отрицательном полюсе литиевой батареи

Литий-ионные аккумуляторы не значительно увеличили свою удельную емкость с тех пор, как они широко использовались в 1990-х годах, поэтому они все больше не могут соответствовать требованиям смартфонов в течение длительного времени ожидания, электромобилей для более длительной работы и требованиям к хранению энергии сетка обострения.

Основная причина этой дилеммы заключается в том, что емкость электродного материала литиевых батарей трудно преодолеть. Например, в коммерческих материалах для отрицательных электродов можно использовать только материалы на углеродной основе с низкой удельной емкостью с теоретической емкостью 372 мАч / г. Хотя исследования показали, что такие элементы, как Si, Ge и Sn, обладают высокой удельной емкостью в качестве отрицательных полюсов, они ограничены быстрым спадом емкости после многократного использования и их трудно применять на практике. В последние годы материалы отрицательных электродов SnO2 привлекли большое внимание из-за их превосходных циклических свойств. Их теоретическая емкость (783 мАч / г) в два раза превышает отрицательный электрод графита.

Однако существующие материалы SnO2 и элементарных отрицательных электродов не могут преодолеть узкое место объемного расширения во время электрохимического процесса литий-ионных аккумуляторов, и циклическую стабильность трудно удовлетворить потребностям применения. Поэтому разработка нового материала литиевого электрода SnO2 с высокой циклической стабильностью и большой емкостью имеет большое значение.

Недавно отдел материалов и устройств новой энергии Школы химии и молекулярной инженерии Пекинского университета провел совместные исследования с Институтом силикатов Китайской академии наук, Пенсильванским университетом и Пекинским технологическим институтом и изобрел черный диоксид олова. нанометровый материал на основе оригинальной технологии приготовления. В качестве литиевого отрицательного электрода материал имеет обратимую емкость 1340 мАч / г, что намного лучше, чем теоретический предел емкости SnO2 (783 мАч / г). После того, как материал был объединен с графеном, он также показал превосходную циклическую стабильность и плоидность. После прохождения 100 кругов при плотности тока 0,2 А / г емкость не уменьшилась, сохраняя емкость 950 мАч / г; Поддерживайте емкость 700 мАч / г при большом токе 2А / Г.

Благодаря глубоким и детальным исследованиям исследователи поняли, что уникальный новый черный диоксид олова отличается от существующего диоксида олова, имеет характеристики превосходной электронной проводимости и богатых кислородных вакансий, а также вызывает реакцию изотропного восстановления наноактивных материалов. Таким образом, были сформированы высокотермодинамические и высокостабильные однородно диспергированные микроскопические композитные наноструктуры Sn и Li2O, которые окончательно решили научную проблему агломерации металлического Sn в процессе цикла. Исследователи были удивлены, обнаружив, что эта специальная микроскопическая композитная наноструктура может гарантировать, что металлическое олово полностью обратимо окисляется до диоксида олова в электрохимической реакции накопления энергии. Об этом явлении и механизме не сообщалось в литературе. На основе нового механизма хранения теоретическая емкость материалов отрицательного электрода из диоксида олова была увеличена с исходных 783 мАч / г до 1494 мАч / г нового механизма. Черный диоксид олова, изобретенный исследователями, дает новую идею для разработки и синтеза других новых типов электроотрицательных материалов, а также имеет ценность для промышленного применения, как электроотрицательные литиевые материалы с высокой емкостью.

"ArbustandCondutiveTinOxideNanostortureutur" был опубликован 21 апреля 2017 года как автор книги Chinese Chemical Lithium-IonBatteriesPossible и первый аспирант <ORGANIZATION :: 0> Сюйцзицзянь Хуанфуцян 21 апреля 2017 года (DOI: 10.1002 / maad.00136 ) и Академии наук Пекинского университета. Проект поддерживается Национальным планом основных фундаментальных исследований и разработок, Комитетом Национального фонда естественных наук, Шанхайским муниципальным комитетом по науке и технологиям и основными исследовательскими проектами Китайской академии наук.

Страница содержит содержимое машинного перевода.