充電機(jī)充電鋰離子電池的鈦酸鋰水合物具有超長(zhǎng)壽命高倍率特性解析
2017-9-24 9:25:06??????點(diǎn)擊：
【導(dǎo)言】
現(xiàn)在常用的充電機(jī)充電鋰離子電池均選用有機(jī)電解液，其間所含的電解質(zhì)LiPF6是一種遇水易分化的物質(zhì)，因而傳統(tǒng)觀念中充電機(jī)充電鋰離子電池的電極資料都是需要在高溫下煅燒來(lái)充分除水。但是這會(huì)使得資料發(fā)作顆粒聚會(huì)和晶粒粗化等難以避免的副反應(yīng)。
【效果簡(jiǎn)介】
9月20日，《天然·通訊》（Nature Communications）在線發(fā)表題為《一種鈦酸鋰水合物——用于快速充放電且安穩(wěn)循環(huán)的充電機(jī)充電鋰離子電池》（Lithium Titanate Hydrates with Superfast and Stable Cycling in Lithium Ion Batteries）的研討論文。該效果針對(duì)鈦基儲(chǔ)能資料范疇，報(bào)導(dǎo)了一系列鈦酸鋰水合物，應(yīng)用于超長(zhǎng)循環(huán)壽數(shù)且高倍率功能的充電機(jī)充電鋰離子電池，有用拓寬了儲(chǔ)能資料的研討規(guī)模，并供給了電極資料改性的新思路。該論文的通訊作者為清華大學(xué)資料學(xué)院唐子龍教授、美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的陸俊研討員和美國(guó)麻省理工學(xué)院的李巨教授，榜首作者是清華大學(xué)資料學(xué)院2012級(jí)博士生王詩(shī)童。
【本文亮點(diǎn)】
該研討團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的Li-H-Ti-O系統(tǒng)資料與現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外報(bào)導(dǎo)的功能優(yōu)異的Li-Ti-O系統(tǒng)、Ti-O系統(tǒng)資料（包含納米化、摻雜和包覆之后的資料）比較，具有相當(dāng)乃至愈加優(yōu)異的電化學(xué)功能。作為含“水”的電極資料，這類鈦酸鋰水合物能夠在高電壓有機(jī)電解液系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)上萬(wàn)次的安穩(wěn)循環(huán)，這打破了人們的傳統(tǒng)認(rèn)知。在資料晶體內(nèi)部結(jié)實(shí)結(jié)合的所謂“結(jié)晶水”，非但沒(méi)有損壞電極資料在有機(jī)電解液系統(tǒng)下的電化學(xué)功能，反而促進(jìn)了晶體結(jié)構(gòu)的多樣性（如二維層狀）以及納米復(fù)合資料的構(gòu)筑，從實(shí)質(zhì)上提高了資料的離子擴(kuò)散系數(shù)。
【圖文導(dǎo)讀】
Li2O-TiO2-H2O三元相圖及鈦酸鋰水合物的組成路線圖
鈦酸鋰水合物組成進(jìn)程及資料快速嵌鋰/脫鋰進(jìn)程的示意圖
鈦酸鋰水合物前驅(qū)體在加熱脫水進(jìn)程中的（a）熱重剖析，（b）離位XRD剖析以及（c）原位同步輻射HEXRD等高線圖（其間赤色表明衍射強(qiáng)度最高，藍(lán)色表明衍射強(qiáng)度最低）；HN、LS和DN電極資料（d）在電壓規(guī)模1.0~2.5 V、電流密度為100 mA g-1下的安穩(wěn)充放電曲線，（e）倍率功能及（f）在4000 mA g-1下的循環(huán)功能比較。
鈦酸鋰水合物電化學(xué)機(jī)理剖析 （a）LS、HN和DN三種電極的陽(yáng)極峰值電流（jp）關(guān)于掃描速率（v）的呼應(yīng)關(guān)系；（b）LS電極資料在100 mA g-1下第三次循環(huán)的原位同步輻射XRD成果（c）LS、HN和DN三種電極在不同SOC下的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)比較；HN 納米資料的（d）HRTEM圖，（e）d中方框部分?jǐn)U大圖以及（f）選區(qū)電子衍射圖。
AC//HN鋰離子電容的電化學(xué)功能（a）從10 mV s-1到100 mV s-1的CV掃描曲線，（b）能量密度與功率密度的Ragone圖，以及（c）在2000 mA g-1的電流密度下的循環(huán)安穩(wěn)性與庫(kù)倫功率圖。
【展望】
運(yùn)用Li-H-Ti-O系統(tǒng)資料的改性新思路及其實(shí)質(zhì)性、普適性的特征規(guī)則，能夠拓寬該系統(tǒng)電極資料功能調(diào)整及優(yōu)化的自由度，還有望對(duì)其它含氫組分的過(guò)渡金屬化合物系統(tǒng)在動(dòng)力資料范疇的應(yīng)用供給較大的啟示與輔導(dǎo)依據(jù)。
現(xiàn)在常用的充電機(jī)充電鋰離子電池均選用有機(jī)電解液，其間所含的電解質(zhì)LiPF6是一種遇水易分化的物質(zhì)，因而傳統(tǒng)觀念中充電機(jī)充電鋰離子電池的電極資料都是需要在高溫下煅燒來(lái)充分除水。但是這會(huì)使得資料發(fā)作顆粒聚會(huì)和晶粒粗化等難以避免的副反應(yīng)。
【效果簡(jiǎn)介】
9月20日，《天然·通訊》（Nature Communications）在線發(fā)表題為《一種鈦酸鋰水合物——用于快速充放電且安穩(wěn)循環(huán)的充電機(jī)充電鋰離子電池》（Lithium Titanate Hydrates with Superfast and Stable Cycling in Lithium Ion Batteries）的研討論文。該效果針對(duì)鈦基儲(chǔ)能資料范疇，報(bào)導(dǎo)了一系列鈦酸鋰水合物，應(yīng)用于超長(zhǎng)循環(huán)壽數(shù)且高倍率功能的充電機(jī)充電鋰離子電池，有用拓寬了儲(chǔ)能資料的研討規(guī)模，并供給了電極資料改性的新思路。該論文的通訊作者為清華大學(xué)資料學(xué)院唐子龍教授、美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的陸俊研討員和美國(guó)麻省理工學(xué)院的李巨教授，榜首作者是清華大學(xué)資料學(xué)院2012級(jí)博士生王詩(shī)童。
【本文亮點(diǎn)】
該研討團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的Li-H-Ti-O系統(tǒng)資料與現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外報(bào)導(dǎo)的功能優(yōu)異的Li-Ti-O系統(tǒng)、Ti-O系統(tǒng)資料（包含納米化、摻雜和包覆之后的資料）比較，具有相當(dāng)乃至愈加優(yōu)異的電化學(xué)功能。作為含“水”的電極資料，這類鈦酸鋰水合物能夠在高電壓有機(jī)電解液系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)上萬(wàn)次的安穩(wěn)循環(huán)，這打破了人們的傳統(tǒng)認(rèn)知。在資料晶體內(nèi)部結(jié)實(shí)結(jié)合的所謂“結(jié)晶水”，非但沒(méi)有損壞電極資料在有機(jī)電解液系統(tǒng)下的電化學(xué)功能，反而促進(jìn)了晶體結(jié)構(gòu)的多樣性（如二維層狀）以及納米復(fù)合資料的構(gòu)筑，從實(shí)質(zhì)上提高了資料的離子擴(kuò)散系數(shù)。
【圖文導(dǎo)讀】
Li2O-TiO2-H2O三元相圖及鈦酸鋰水合物的組成路線圖
鈦酸鋰水合物組成進(jìn)程及資料快速嵌鋰/脫鋰進(jìn)程的示意圖
鈦酸鋰水合物前驅(qū)體在加熱脫水進(jìn)程中的（a）熱重剖析，（b）離位XRD剖析以及（c）原位同步輻射HEXRD等高線圖（其間赤色表明衍射強(qiáng)度最高，藍(lán)色表明衍射強(qiáng)度最低）；HN、LS和DN電極資料（d）在電壓規(guī)模1.0~2.5 V、電流密度為100 mA g-1下的安穩(wěn)充放電曲線，（e）倍率功能及（f）在4000 mA g-1下的循環(huán)功能比較。
鈦酸鋰水合物電化學(xué)機(jī)理剖析 （a）LS、HN和DN三種電極的陽(yáng)極峰值電流（jp）關(guān)于掃描速率（v）的呼應(yīng)關(guān)系；（b）LS電極資料在100 mA g-1下第三次循環(huán)的原位同步輻射XRD成果（c）LS、HN和DN三種電極在不同SOC下的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)比較；HN 納米資料的（d）HRTEM圖，（e）d中方框部分?jǐn)U大圖以及（f）選區(qū)電子衍射圖。
AC//HN鋰離子電容的電化學(xué)功能（a）從10 mV s-1到100 mV s-1的CV掃描曲線，（b）能量密度與功率密度的Ragone圖，以及（c）在2000 mA g-1的電流密度下的循環(huán)安穩(wěn)性與庫(kù)倫功率圖。
【展望】
運(yùn)用Li-H-Ti-O系統(tǒng)資料的改性新思路及其實(shí)質(zhì)性、普適性的特征規(guī)則，能夠拓寬該系統(tǒng)電極資料功能調(diào)整及優(yōu)化的自由度，還有望對(duì)其它含氫組分的過(guò)渡金屬化合物系統(tǒng)在動(dòng)力資料范疇的應(yīng)用供給較大的啟示與輔導(dǎo)依據(jù)。
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