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三氟化鐵或將使鋰離子電池電極的能量密度翻三倍 - 東莞市揚德能源有限公司
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三氟化鐵或將使鋰離子電池電極的能量密度翻三倍
發表于:2018-06-25  點擊:192
外媒報道,美國馬里蘭大學(University of Maryland,UMD)、美國能源部國立布魯克哈文實驗室(Brookhaven National Laboratory)及美國陸軍研究實驗室(US Army Research Lab)研發并研究了新款陰極材料——一款經過改動設計的三氟化鐵(iron trifluoride,FeF3),該材質或將使鋰離子電池電極的能量密度翻三倍。

該材料通常被用于鋰離子電池中,這主要得益于插層化學(intercalation chemistry)方法。然而,像三氟化鐵這類復合物通常會通過更為復雜的轉化反應(conversion reaction)傳輸多個電子。
盡管FeF3的電勢可提升陰極的容量,該復合物在鋰離子電池中的歷史表現并不算好,因為轉化反應存在三大類問題:能效低(滯后現象,hysteresis)、反應速率低、副反應(side reactions)或導致鋰電池使用壽命縮短。
為克服這類技術挑戰,研究團隊利用化學品置換(chemical substitution)工藝向FeF3納米棒(nanorods)加入了鈷院子及氧原子,使得科研人員能操控反應途徑(reaction pathway)并實現可逆反應。
首先,研究人員在功能性奈米材料研究中心(Centerfor Functional Nanomaterials,CFN)采用透射電子顯微鏡術(transmission electron microscopy,TEM)觀察FeF3的納米棒,其分辨率高達0.1納米。
隨后,研究人員利用國家同步幅射光源II(NSLS-II)的X射線粉晶衍射(X-ray Powder Diffraction,XPD)光束線,使超亮X射線穿過陰極材料,然后對離散的光加以分析,研究人員或能視覺呈現該材料結構的其它信息。
為評估該款陰極材料的功能性,將CFN與NSLS-II高度先進的圖像及顯微技術相結合成為了其中的關鍵。
美國馬里蘭大學的研究人員表示,該研究策略或能應用到其他高能量轉換材料中,未來的研究也可以采用該方法改進其它的電池系統。
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