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                迷信家提出一种储能才能阑珊的表明

                钜大LARGE  |  点击量:111次  |  2020年02月18日  

                择要
                迷信家提出一种储能才能阑珊的表明-据外媒报道,由于储能密度高,金属氧化物、硫化物和氟化物等资料,是远景极好的电动汽车锂离子电池电极资料。但是,它们的储能才能阑珊很快。日前,迷信家们经过研讨一种带有氧化铁电极的锂离子电池发明,电池充放电超越100次后发生的消耗,是由氧化锂积聚和电解质剖析形成的。

                据外媒报道,由于储能密度高,金属氧化物、硫化物和氟化物等资料,是远景极好的电动汽车锂离子电池电极资料。但是,它们的储能才能阑珊很快。日前,迷信家们经过研讨一种带有氧化铁电极的锂离子电池发明,电池充放电超越100次后发生的消耗,是由氧化锂积聚和电解质剖析形成的。


                研讨进程中用到的氧化铁电极,由便宜无毒的磁铁矿制成。比起现在的电极资料,磁铁矿等转换型电极资料(即和锂发作反响时转换为全新产品),可以贮存更多的能量,由于它们可以包容更多锂离子。“但是,这些资料的储能才能衰减十分快,而且依赖于电流密度。比方,我们对磁铁矿的电化学测试表现,磁铁矿的容量在前10个高速充放电周期内连忙降落。”此项研讨担任人、功用纳米资料中央(CFN)电子显微镜小组的向导DongSu表现。CFN是设于布鲁克海文国度实行室内的美国动力部迷信用户设备办公室。



                为了找出循环不波动的缘由,迷信家们试图察看,当电池完成100次循环后,磁铁矿的晶体构造和化学性子变革状况。他们联合透射电子显微镜(TEM)和同步X射线吸取光谱(XAS),停止研讨。TEM的电子束经过样本传输,发生特性物质的构造图像或衍射图案,XAS应用X射线来探测资料的化学性子。


                迷信家们应用这些技能发明,第一次放电时,磁铁矿完全剖析成金属铁纳米颗粒和氧化锂。但在接上去的充电进程中,这种转化反响并不是完全可逆的,金属铁和氧化锂的残留物依然存在。别的,磁铁矿原始的“尖晶石”构造在带电形态下演化为“岩盐”构造(在两种构造中,铁原子的地位并不完全相反)。在随后的充放电循环中,岩盐氧化铁与锂互相作用,构成氧化锂与金属铁纳米颗粒的复合物质。由于转化反响不是完全可逆的,这些剩余产品会逐步积聚起来。迷信家们还发明,电解质(使锂离子在两个电极之间活动的化学介质)在随后的循环中会剖析。


                在研讨后果的根底上,迷信家们提出一种储能才能阑珊的表明。CFN电子显微镜小组的迷信家、配合首席作者SooyeonHwang说,“由于氧化锂的电子导电性较低,它的积聚会对在电池正负极之间穿越的电子构成屏蔽,我们把它叫做外部钝化层。异样,电解质剖析也会构成外表钝化层,障碍离子传导。这些妨碍累积起来,障碍电子和锂离子抵达发作电化学反响的活性电极资料。”


                迷信家们指出,在低电流下运转电池,可以经过减慢充电速率,规复局部容量为电子传输提供充足的工夫;但是,要彻底处理这一题目,还需求其他方案。他们以为,在电极资料中添加其他元素和改动电解质,可以改进容量衰减。


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