充電機(jī)充電鋰離子蓄電池負(fù)極材料取得新進(jìn)展：層狀堿式乙酸鹽
2017-9-30 10:06:10??????點(diǎn)擊：
充電機(jī)充電鋰離子蓄電池負(fù)極資料獲得新進(jìn)展：層狀堿式乙酸鹽
導(dǎo)讀
活性物質(zhì)外表的固體電解質(zhì)界面(SEI)膜組分(如Li2CO3、LiOH、LiAc等)在過渡金屬的催化作用下會發(fā)作可逆分化與生成，然后完成更多鋰離子和電子的開釋和貯存。
近年來，充電機(jī)充電鋰離子蓄電池廣泛使用于便攜式電子設(shè)備、電動汽車以及儲能電站等范疇。但是,以石墨為負(fù)極資料的商用充電機(jī)充電鋰離子蓄電池已不能滿意人們對高能量密度、長循環(huán)壽命和快速充放電的需求。因而，開發(fā)新型的負(fù)極資料來替代傳統(tǒng)石墨資料成為當(dāng)時該范疇研討的要點(diǎn)。
轉(zhuǎn)化儲鋰機(jī)制顯現(xiàn)過渡金屬氧化物的理論容量在700~1000 mAh g-1之間，而實踐測驗中大多數(shù)過渡金屬氧化物會出現(xiàn)可逆容量大于理論容量的“超容量”現(xiàn)象。研討發(fā)現(xiàn)，活性物質(zhì)外表的固體電解質(zhì)界面(SEI)膜組分(如Li2CO3、LiOH、LiAc等)在過渡金屬的催化作用下會發(fā)作可逆分化與生成，然后完成更多鋰離子和電子的開釋和貯存。依據(jù)轉(zhuǎn)化機(jī)制，層狀堿式乙酸鈷(LHCA)經(jīng)放電嵌鋰后會轉(zhuǎn)變?yōu)镃o納米晶、LiOH和LiAc，這與上述SEI膜的組分很類似。這意味著LHCA可能會供給遠(yuǎn)高于轉(zhuǎn)化機(jī)制的容量，即LiOH和LiAc在Co納米晶的催化作用下會供給額定容量。受此啟示，浙江工業(yè)大學(xué)和南開大學(xué)研討小組對LHCA進(jìn)行了納米化和復(fù)合化，并對其儲鋰行為進(jìn)行了深入研討。
研討小組經(jīng)過一種簡略的溶劑熱法制備了超薄的LHCA納米片，使納米片以面臨面的方法負(fù)載在石墨烯外表。LHCA/石墨烯復(fù)合資料展現(xiàn)出超高的容量、優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率功能。在1 A？g-1的電流密度下循環(huán)200周后，其可逆容量約為1050 mAh？g-1，在4 A？g-1的電流密度下循環(huán)300周后，可逆容量仍可保持在780 mAh？g-1，遠(yuǎn)高于依據(jù)轉(zhuǎn)化機(jī)理計算出的理論容量(約460 mAh？g-1)。作者還經(jīng)過傅里葉變換紅外光譜證明了乙酸根和乙醛在循環(huán)過程中的彼此轉(zhuǎn)化，并提出了觸及Co納米顆粒電化學(xué)催化轉(zhuǎn)化-OH基團(tuán)來完成儲鋰的新機(jī)制。
層狀堿式鹽是一個大家族，本工刁難LHCA儲鋰功能的研討為這類資料用于儲能打開了一扇窗。此外，規(guī)矩描摹的納米層狀堿式鹽及其復(fù)合資料的成功制備也拓寬了對該資料描摹的知道以及潛在的使用空間(尤其是在儲能、磁性和離子交換等范疇)。更重要的是，研討成果為規(guī)劃和開發(fā)下一代儲能資料供給了新的思路，一起有助于我們進(jìn)一步了解SEI膜組分(特別是LiOH和LiAc)對儲鋰的貢獻(xiàn)。
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活性物質(zhì)外表的固體電解質(zhì)界面(SEI)膜組分(如Li2CO3、LiOH、LiAc等)在過渡金屬的催化作用下會發(fā)作可逆分化與生成，然后完成更多鋰離子和電子的開釋和貯存。
近年來，充電機(jī)充電鋰離子蓄電池廣泛使用于便攜式電子設(shè)備、電動汽車以及儲能電站等范疇。但是,以石墨為負(fù)極資料的商用充電機(jī)充電鋰離子蓄電池已不能滿意人們對高能量密度、長循環(huán)壽命和快速充放電的需求。因而，開發(fā)新型的負(fù)極資料來替代傳統(tǒng)石墨資料成為當(dāng)時該范疇研討的要點(diǎn)。
轉(zhuǎn)化儲鋰機(jī)制顯現(xiàn)過渡金屬氧化物的理論容量在700~1000 mAh g-1之間，而實踐測驗中大多數(shù)過渡金屬氧化物會出現(xiàn)可逆容量大于理論容量的“超容量”現(xiàn)象。研討發(fā)現(xiàn)，活性物質(zhì)外表的固體電解質(zhì)界面(SEI)膜組分(如Li2CO3、LiOH、LiAc等)在過渡金屬的催化作用下會發(fā)作可逆分化與生成，然后完成更多鋰離子和電子的開釋和貯存。依據(jù)轉(zhuǎn)化機(jī)制，層狀堿式乙酸鈷(LHCA)經(jīng)放電嵌鋰后會轉(zhuǎn)變?yōu)镃o納米晶、LiOH和LiAc，這與上述SEI膜的組分很類似。這意味著LHCA可能會供給遠(yuǎn)高于轉(zhuǎn)化機(jī)制的容量，即LiOH和LiAc在Co納米晶的催化作用下會供給額定容量。受此啟示，浙江工業(yè)大學(xué)和南開大學(xué)研討小組對LHCA進(jìn)行了納米化和復(fù)合化，并對其儲鋰行為進(jìn)行了深入研討。
研討小組經(jīng)過一種簡略的溶劑熱法制備了超薄的LHCA納米片，使納米片以面臨面的方法負(fù)載在石墨烯外表。LHCA/石墨烯復(fù)合資料展現(xiàn)出超高的容量、優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率功能。在1 A？g-1的電流密度下循環(huán)200周后，其可逆容量約為1050 mAh？g-1，在4 A？g-1的電流密度下循環(huán)300周后，可逆容量仍可保持在780 mAh？g-1，遠(yuǎn)高于依據(jù)轉(zhuǎn)化機(jī)理計算出的理論容量(約460 mAh？g-1)。作者還經(jīng)過傅里葉變換紅外光譜證明了乙酸根和乙醛在循環(huán)過程中的彼此轉(zhuǎn)化，并提出了觸及Co納米顆粒電化學(xué)催化轉(zhuǎn)化-OH基團(tuán)來完成儲鋰的新機(jī)制。
層狀堿式鹽是一個大家族，本工刁難LHCA儲鋰功能的研討為這類資料用于儲能打開了一扇窗。此外，規(guī)矩描摹的納米層狀堿式鹽及其復(fù)合資料的成功制備也拓寬了對該資料描摹的知道以及潛在的使用空間(尤其是在儲能、磁性和離子交換等范疇)。更重要的是，研討成果為規(guī)劃和開發(fā)下一代儲能資料供給了新的思路，一起有助于我們進(jìn)一步了解SEI膜組分(特別是LiOH和LiAc)對儲鋰的貢獻(xiàn)。
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