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新款三氟化铁阴极材料或使锂电池能量密度翻三倍

时间:2022-05-10 00:04作者:亚搏体育app官网入口

本文摘要:据外媒报导,美国马里兰大学(UniversityofMaryland,UMD)、美国能源部国立布鲁克哈文实验室(BrookhavenNationalLaboratory)及美国陆军研究实验室(USArmyResearchLab)研发并研究了新款阴极材料——一款经过改动设计的三氟化铁(irontrifluoride,FeF3),该材质或将使锂离子电池电极的能量密度刷三倍。

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据外媒报导,美国马里兰大学(UniversityofMaryland,UMD)、美国能源部国立布鲁克哈文实验室(BrookhavenNationalLaboratory)及美国陆军研究实验室(USArmyResearchLab)研发并研究了新款阴极材料——一款经过改动设计的三氟化铁(irontrifluoride,FeF3),该材质或将使锂离子电池电极的能量密度刷三倍。该材料一般来说被用作锂离子电池中,这主要归功于插层化学(intercalationchemistry)方法。

然而,像三氟化铁这类复合物一般来说不会通过更加简单的转化成反应(conversionreaction)传输多个电子。尽管FeF3的电势可提高阴极的容量,该复合物在锂离子电池中的历史展现出并远比好,因为转化成反应不存在三大类问题:能效较低(迟缓现象,hysteresis)、反应速率较低、副反应(sidereactions)或造成锂电池使用寿命延长。

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为解决这类技术挑战,研究团队利用化学品移位(chemicalsubstitution)工艺向FeF3纳米棒(nanorods)重新加入了钴院子及氧原子,使得科研人员能操纵反应途径(reactionpathway)并构建可逆反应。首先,研究人员在功能性奈米材料研究中心(CenterforFunctionalNanomaterials,CFN)使用入射电子显微镜法术(transmissionelectronmicroscopy,TEM)仔细观察FeF3的纳米棒,其分辨率高达0.1纳米。

随后,研究人员利用国家实时幅射光源II(NSLS-II)的X射线粉晶散射(X-rayPowderDiffraction,XPD)光束线,使超亮X射线穿越阴极材料,然后对线性的光加以分析,研究人员或能视觉呈现出该材料结构的其它信息。为评估该款阴极材料的功能性,将CFN与NSLS-II高度先进设备的图像及显微镜技术相结合沦为了其中的关键。美国马里兰大学的研究人员回应,该研究策略或能应用于到其他高能量切换材料中,未来的研究也可以使用该方法改良其它的电池系统。


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