Традиционным литиево-ионным аккумулятором в основном является литийсодержащий оксид переходного металла, его способность играть в основном зависит от элементов переходного металла в окислительно-восстановительном процессе, чтобы высвободить количество электронов в традиционный LiCoO 2Материалы, например, полностью деликатные, когда они способны переносить 1 моль электронов, LiCoO 2Молекулярная масса составляет 97,8 г / моль, согласно уравнению C 0= 26,8 нм / М, LiCoO можно рассчитать 2Теоретическая емкость материала составляет 273,8 мАч / г, что означает, что ограничение емкости катодного материала играет ключевой фактор в том, как обеспечить больше электронов. Хотя элементы переходного металла могут обеспечить электроны, он ограничен, тогда элемент O может служить частью Фактически, элемент O в богатых литием материалах очень склонен терять электроны во время зарядки, но результирующая способность часто необратима, главным образом потому, что окисленные атомы О в конечном итоге меняются является O 2Потерянный, приводящий к необратимому фазовому переходу литий-богатого материала.
Нетрудно видеть из приведенного выше описания, что включение элемента O в реакцию богатого литием материала может обеспечить дополнительные 1-2 электрона, тем самым удваивая емкость богатого литием материала даже в три раза. Однако, Избегайте проблем стабильности 2-Изменить на O 2, В последнее время в результате потери мощности в США Национальная аргонская лаборатория Чун Чан прошла Ли 5FeO 4Механизм реакции исследования материала показал, что контроль зарядного напряжения материала при 3,8 В, вы можете достичь O 2-Обратимое окисление, но не высвобождает O 2, И для дальнейшего улучшения Ли 5FeO 4Устойчивость материала сделала рекомендации.
В общем, Ли 5FeO 4Хотя теоретическая емкость материала достигает 700 мАч / г, его трудно использовать в качестве катодного материала из-за его плохой обратимости, но некоторые люди также в полной мере используют Li 5FeO 4Обратимая способность материала низкая, который используется в качестве материала катодной литиевой добавки, что значительно улучшает первый КПД литий-ионной батареи.
Li 5FeO 4Материалы как материал катода должны решить проблему низкой обратимой емкости, которая требует понимания механизма фазового перехода в процессе зарядки. 5FeO 4Кристаллическая структура материала, рис. Б - первая кривая заряда и разряда материала, мы видим, что во время первого заряда будет возникать при 3,5 В и 4,0 В вблизи двух платформ напряжения и в процессе разряда этих двух платформ Исчезло, и две очень узкие платформы напряжения появились вблизи 2.2V и 1.5V, что указывает на необратимый фазовый переход материала во время зарядки и разрядки. XRD-анализ уменьшил заряд Li 5FeO 4Процесс изменения фазы материала, около 3,5 В Li 5FeO 4Возьмите 2 Li из материала +После, Ли 5FeO 4Кристаллическая структура материала изменилась с антифлюоритной структуры на структуру неорганизованной каменной соли, и заряд непрерывно загружался до 4,0 В, а Li +И количество неупорядоченных структур каменной соли продолжало увеличиваться. Когда заряд продолжался, количество удаленных Li + продолжало увеличиваться, а структура неупорядоченной каменной соли стала исчезать. Наконец, дифракционная кривая XRD была преобразована в гладкую кривую , Все характерные пики также исчезли.
Изображения TEM с высоким разрешением показывают, что Li не заряжается 5FeO 4Материал имеет диаметр около 1 мкм с хорошей кристалличностью, но в конечном итоге крупные частицы превращаются в более мелкие частицы диаметром около 10 нм после завершения зарядки.
Используя анализ XANES валентности Fe в процессе реакции, можно обнаружить, что при зарядке до 3,5 В Li 5FeO 4Материал выходит из двух Li +, Fe 3+К Fe (3 + x) + (x составляет около 0,5), что указывает на Li 5FeO 4В материале участвуют другие элементы, в противном случае валентность Fe должна быть увеличена в это время 2. В процессе дополнительной зарядки валентность элемента Fe не поднимается, а вместо этого уменьшается, что также показывает, что другая Возникла реакция окисления элементалов (в то время как в Li 5FeO 4Материал, за исключением Fe-элемента, будет только O-элементом, который может быть окислен.) Анализ газа, образующегося во время зарядки, также показывает, что элемент O, участвующий в процессе реакции, при примерно 3,5 В, небольшое повышение давления, зарядка до 4,0 В Давление быстро растет. Данные DEMS показывают, что 0,1E1 выделяется на электрон на платформе 3,5 В, но при 4,0 В каждый электрон может вызвать 0,3 О 2Release.
После анализа Чун Чжан считает, что Ли 5FeO 4Реакция материала, выходящего из четырех Li +, показана в следующей формуле
Расчеты, найденные при Li 5FeO 4Материалы, заряженные до 3,5 В, часть O 2-Будет окисляться до O. -, Один O- и шесть Li +Формирование пространственной структуры Li6-O, дальнейшая загрузка этой части O-будет далее окисляться до O 0, Что приводит к необратимому изменению всего процесса реакции 5FeO 4Обратимость материала, он должен ограничивать зарядное напряжение. Следующий рисунок - зарядное и разрядное напряжение ограничено 1-3,8 В циклом между зарядом батареи и кривой разряда (Li 5FeO 4Материал только два Li +), в это время вы почти не видите газа, но при увеличении зарядного напряжения до 4,0 В. будет генерироваться большое количество газа. Когда зарядное напряжение ограничено 3,8 В, относительно стабильный Производительность цикла, но заряд до 4.7 В серьезно повлияет на работу аккумулятора.
Li 5FeO 4Изменение фазы материала во время зарядки, как показано ниже, когда напряжение зарядки контролируется при 3,8 В, часть процесса зарядки Fe 3+И O 2-Обратимо окисляется до Fe 4+И O -При дополнительной зарядке O -Он будет далее окисляться до O. 0, Результат в O 2, Что приводит к необратимой потере мощности.
Исследовательская работа Чунь Чжана Давайте поговорим о Ли 5FeO 4Принцип работы материала имеет глубокое понимание, давайте приспосабливаться в соответствии с различными вариантами использования Li 5FeO 4Использование материалов, например, в качестве материала литиевой добавки, зарядное напряжение может быть увеличено до 4,0 В или более, так что Li +Полностью пролапс и сделать Li 5FeO 4Материал теряет свою активность и больше не участвует в последующих реакциях 5FeO 4Когда материал используется в качестве материала положительного электрода, необходимо контролировать напряжение зарядки на уровне 3,8 В, чтобы исключить дальнейшее уменьшение O - до OO, что привело к необратимой потере емкости. 5FeO 4Материал указывает направление - как стабилизировать структуру Li6-O в материале для дальнейшего повышения емкости материала и производительности цикла.
