新款三氟化鐵陰極材料或使鋰電池能量密度翻三倍
2018年06月21日 8:36 3283次瀏覽 來源： 蓋世汽車 分類： 鋰
據(jù)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(fā)并研究了新款陰極材料——一款經(jīng)過改動設計的三氟化鐵（iron trifluoride，F(xiàn)eF3），該材質(zhì)或?qū)⑹逛囯x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(zhuǎn)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(xiàn)并不算好，因為轉(zhuǎn)化反應存在三大類問題：能效低（滯后現(xiàn)象，hysteresis）、反應速率低、副反應（side reactions）或?qū)е落囯姵厥褂脡勖s短。
為克服這類技術(shù)挑戰(zhàn)，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(xiàn)可逆反應。
首先，研究人員在功能性奈米材料研究中心（Center for Functional Nanomaterials，CFN）采用透射電子顯微鏡術(shù)（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(xiàn)該材料結(jié)構(gòu)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(shù)相結(jié)合成為了其中的關(guān)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(zhuǎn)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(tǒng)。
責任編輯：周大偉
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