Ces dernières années, la croissance rapide de la demande pour l'énergie de la batterie, mais aussi conduit à l'augmentation rapide des prix des matières premières en amont, en particulier Li, Co, Ni et d'autres matières premières en 2017, les prix ont connu une forte hausse, réduit considérablement la batterie au lithium-ion marges bénéficiaires, le coût de la batterie au lithium-ion est devenue encore réduite à empêchement stérique., afin de réduire le coût de production de la batterie lithium-ion, la batterie comprenant la nouvelle ion K, Na ion, une batterie faible coût a été développé rapidement ces dernières années, un matériau d'électrode positive, l'électrolyte ont fait de grands progrès, mais à cause de K + et Na + rayon d'ions est relativement grande, de sorte qu'il est étiré dans les choix d'insérer un matériau d'électrode négative, ce qui entrave le développement et l'application des batteries à faible coût. afin de résoudre le carbone dur et d'autres matériaux traditionnels enrobage K, Na ions inférieure à des problèmes de performance, Pékin Jiaxin Zheng et al batterie traditionnelle K-ion, la batterie par l'optimisation de la formulation, de réaliser batterie positive et négative sont différents types de réaction: K + est l'électrode positive soit toujours insertion et d'extraction, mais le matériau d'électrode négative de graphite d'insertion et d'extraction de Li +, de sorte que non seulement prendre en compte la batterie aux ions K Les coûts, mais prennent également en compte la haute performance de la batterie Li-ion.
Nous savons que la batterie au lithium-ion réellement impliqué dans la réaction électrochimique de trois parties principales: une électrode positive, une électrode négative et un électrolyte, la batterie au lithium-ion, il y a deux réactions simultanées se produisent: 1) l'électrode positive prolapsus Li +, dans l'électrolyte ; 2) Li + dans l'électrolyte est incorporé dans l'électrode négative est à noter que ces deux réactions se produisent simultanément, à savoir Li + dans la solution électrolytique dans l'électrode négative est incorporé dans le champ électrique entraîné en sortant de l'électrode positive. le supplément d'électrolyte Li + va réduire le Li +, qui offre une nouvelle façon d'optimiser la structure des batteries K-ion pour nous. programme Jiaxin Zheng proposé est encore matériau d'électrode positive en utilisant le matériau de cathode de la batterie K-ion, a besoin d'électrolyte à utiliser simultanément l'électrolyte mixte contient K + et Li +, et l'électrode négative d'une batterie au lithium-ion utilisant un des matériaux d'anodes classiques - matériau de graphite de sorte que le processus de chargement de la K + libéré de l'électrode positive, l'électrolyte pénètre dans l'électrolyte dans le Li + intégré graphite (en raison du rayon relativement grand d'ions K +, ne peuvent pas être intégrés dans le graphite), une telle conception tout en maintenant la batterie d'ions K à faible coût assure également une bonne performance cycliste de la batterie , La tension de la batterie atteint 3,6V, 5000 cycles sans déclin significatif.
Le choix d'un matériau d'électrode positive, Jiaxin Zheng choisi commune K + matériau d'électrode positive de la batterie K2NiFeII (CN) 6, le mécanisme d'interaction entre les ions de métaux alcalins et O matériau Habituellement batterie Li-ion d'électrode positive différentes, k matériaux de cathode de la batterie d'ions (par exemple K2NiFeII (CN) 6 ion de métal alcalin) d'électrons p qui vont interagir avec les 12 par le CN. en calculant les études montrent, dans le cas d'interaction avec les électrons p, ce qui augmente le rayon des ions de métal alcalin peut être améliorée ion de métal alcalin incorporé plateau de tension, ce voltamétrie cyclique a également été vérifié (voir ci-dessus), K + noyé dans la tension de matériau (3.59V) de Li + tension intégré (3.31V) 0.28V élevée, de sorte que la décharge au cours de K + va d'abord inséré dans le matériau de cathode, tandis que l'électrode négative en raison de rayon affecte plus courte K +, de sorte que l'électrode négative est insérer presque uniquement Li +, assurant ainsi le Li + seulement incorporé dans l'électrode négative, K + seulement incorporé dans l'électrode positive, ne pas affecter l'autre entre positif et négatif.
De la figure peut, lors de l'utilisation K2NiFeII (CN) 6 comme électrode positive (solution électrolytique à 1 mol / L de LiPF6 a), presque au début seulement voir 3.59V + K près de la pointe de courant est intégré dans le voltammogramme cyclique , ce qui indique que seul le K + est noyée dans le matériau d'électrode positive, mais au bout de 30 cycles à l'électrode négative, il y a eu un courant de crête de 3,3 V, principalement parce que la solution électrolytique concentration de K + est trop faible, résultant en partie incorporé dans le Li + entre le matériau d'électrode positive. Si l'électrolyte est ajouté par portions KPF6, il est possible d'empêcher efficacement Li + noyé dans le matériau d'électrode positive (comme représenté sur la. figure c, la solution électrolytique est 0,5 mol / l de KPF6 et 0,5 mol / l soluté mixte de LiPF6 ).
Dans le matériau d'électrode négative, Jiaxin Zheng choisi communs matériaux de cathode de la batterie commerciaux Li-ion - graphite, sur la base de la recherche avant, puisque le rayon d'ions Li + est nettement plus petit que K +, de sorte que Li + facile enrobé dans un matériau de graphite, de sorte que lorsque Matériau de graphite comme une électrode négative de batterie double-ion K / Li asymétrique, pour assurer que seul le négatif Li + intégré, et le positif seulement intégré dans K +.
Asymmetric Electrochemical résultats Zheng Jiaxin K ci-dessous montre la conception / Li batterie double d'ions, dans lequel l'électrode positive est utilisé K2NiFeII (CN) 6, le matériau d'électrode négatif utilisé était du graphite (pré-lithiation a été d'éviter SEI Li est consommé pendant la formation du film), 0,5 M KPF6 et 0,5 M LiPF6 comme électrolyte.
Comme on le voit sur la figure A, la tension de la batterie est 3.6V au voisinage de la plate-forme, ce qui correspond à K + dans les réactions d'insertion et d'extraction de l'électrode positive, la capacité de l'électrode positive après 100 cycles à jouer sont restés à 71.2mAh / g, la valeur théorique 70.7mAh / g très proche de la K par rapport à la batterie pur d'ions, asymétrique Li / K capacité batterie ion à double débit a été considérablement améliorée (comme représenté sur la Fig. B). est la cellule la plus critique a également montré une très d'excellentes performances de cycle, pédalé à un grossissement de 5000 30C pas de déclin évident vers le bas (courbe bleue c comme indiqué sur la figure.). on note aussi la performance du cycle de masse positif et négatif que les batteries ont une importante effet de l'augmentation du nombre de l'électrode négative (le rapport massique de l'électrode positive: cathode = 1: 2, alors la capacité de l'électrode négative de l'électrode positive 8 fois) peut améliorer de manière significative la performance du cycle de la batterie, ce qui entraîne une électrode négative comprenant une petite série que le problème principal de excessives la sélectivité en graphite pour les ions et pas de bonne imagination, donc conduisant à une électrode négative de graphite est trop faible conduira partie encastrée dans le cycle K +, ce qui provoque la dégradation des caractéristiques de cycle, au moyen d'un film SEI artificiel sélectif et d'améliorer la sélection négative , La quantité réduite de graphite électrode négative.
la conception de la batterie K-ion offre une nouvelle façon de penser le travail de Jiaxin Zheng, si nous ne pouvons pas trouver un matériau d'anode alternative appropriée K + intégré, donc nous suffit d'utiliser la batterie Li-ion négatif, le travail positif et négatif seul, et ne pas influence, de garantir efficacement la performance de la batterie. Bien que cette technologie ne soit pas mature, il y a beaucoup de problèmes à résoudre, tels que la faible capacité du matériau de cathode, les exigences de conception d'anode de grande capacité, mais avec la technologie arrive à maturité, ces problèmes il peut être résolu progressivement, et les idées de conception peut nous aider à mieux promouvoir d'autres, comme les batteries sodium-ion sont conçues pour promouvoir la popularisation et l'application de nouvelles batteries.
