In der letzten Jahren mit dem schnellen Wachstum der Nachfrage nach Batterieleistung, sondern auch vor dem raschen Anstieg der Rohstoffpreise geführt, insbesondere Li, Co, Ni und andere Rohstoffe im Jahr 2017 haben sie die Preise einen starken Anstieg gesehen, stark reduzierte den Lithium-Ionen-Akku Gewinnmargen, die Kosten für die Lithium-Ionen-Batterie wurde weiter behindert verringert. um die Herstellungskosten für die Lithium-Ionen-Batterie, die Batterie mit den neuen K-Ionen, Na-Ionen-Batterie, eine Low-Cost-Batterie schnell zu reduzieren, in der letzten Jahren ein positives Elektrodenmaterial, der Elektrolyt entwickelt wurde, haben große Fortschritte gemacht, aber wegen des K + und Na + ist der Ionenradius relativ groß ist, so in den Entscheidungen, gestreckt ist es ein negatives Elektrodenmaterial einzusetzen, die Entwicklung und Anwendung von kostengünstigen Batterien zu behindern., um die harte Kohlenstoff und andere herkömmliche Materialien zu lösen Einbetten von K, Na-Ionen in Leistungsproblemen inferior, Zheng Peking Jiaxin et al traditionelle K-Ionen-Batterie, die Batterie durch die Formulierung zu optimieren, zu erreichen, positive und negative Batterie sind verschiedene Reaktionstypen: K + ist immer noch die positive Elektrode sein, Einführen und Herausziehen, aber das Graphit negatives Elektrodenmaterial Li + Einführen und Herausziehen, so dass nicht nur unter Berücksichtigung der K-Ionen-Batterie Kosten, sondern berücksichtigen auch den Hochleistungs-Li-Ionen-Akku.
Wir wissen, dass die Lithium-Ionen-Batterie wirklich in der elektrochemischen Reaktion aus drei Hauptteilen beteiligt: eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und ein Elektrolyt, die Lithium-Ionen-Batterie gibt es zwei gleichzeitige Reaktionen ablaufen: 1) die positive Elektrode Li + Prolaps, in die Elektrolyten ; 2) Li + in dem Elektrolyten in die negative Elektrode eingebettet ist, soll, dass diese beiden Reaktionen gleichzeitig angetrieben, das heißt Li + in der elektrolytischen Lösung in die negative Elektrode auftreten, festgestellt werden soll, in dem elektrischen Feld eingebettet, während von der positiven Elektrode herauskommt. die Li + Elektrolyt ergänzt die Li + reduzieren, die eine neue Art und Weise stellt für uns die Struktur von K-Ionen-Batterien zu optimieren. Jiaxin Zheng vorgeschlagene Programm ist nach wie vor positives Elektrodenmaterial des K-Ionen-Batterie Kathodenmaterial verwendet wird, muss Elektrolyt gleichzeitig verwendet werden gemischter Elektrolyt K + und Li +, und die negative Elektrode einer Lithiumionen-Batterie, die eine herkömmlichen Anodenmaterial unter Verwendung von - Graphitmaterial, so dass der Prozess der K des Aufladens + von der positiven Elektrode freigesetzt, der Elektrolyt in den Elektrolyten in dem Li eintritt + eingebetteten Graphit (Aufgrund K + Ionenradius ist relativ groß, kann nicht in Graphit eingebettet werden), dieses Design unter Beibehaltung der K-Ionen-Batterie zu niedrigen Kosten, sondern auch für eine gute Leistung des Batteriezyklus , Die Batteriespannung erreicht 3,6 V, 5000 Zyklen ohne signifikante Abnahme.
Die Wahl eines positiven Elektrodenmaterials, ausgewählt Jiaxin Zheng gemeinsam K + Batterie positives Elektrodenmaterial K2NiFeII (CN) 6, Mechanismus der Wechselwirkung zwischen Alkalimetallionen und O Gewöhnlich Li-Ionen-Batterie mit dem positiven Elektrodenmaterial unterschiedlich, K-Ionen-Batterie Kathodenmaterialien (z.B. K2NiFeII (CN) 6) wechselwirkt mit 12 CNs durch p-Elektronen, und es wurde durch Computerstudien gefunden, dass eine Erhöhung des Ionenradius des Alkalimetalls im Falle einer Wechselwirkung mit p-Elektronen die Konzentration von Alkalimetallionen erhöhen kann Spannungsplateau, diese zyklische Voltammetrie auch (wie oben gezeigt) überprüft worden ist, K + in der Material Spannung (3.59V) eingebettet als Li eingebettete Spannung + (3.31V) hohe 0.28V, so dass die Entladungs während K + wird zuerst in dem Kathodenmaterial eingeführt wird, während die negative Elektrode, weil durch den Radius K + kürzer beeinflussen, so dass die negative Elektrode fast nur Li + einzufügen, wodurch die Li + Gewährleistung nur in die negative Elektrode eingebettet ist, K + nur in die positive Elektrode eingebettet ist, Positive und negative beeinflussen sich nicht gegenseitig.
Aus der Figur kann, bei Verwendung von K2NiFeII (CN) 6 als positiver Elektrode (Elektrolytlösung 1 mol / l LiPF & sub6; a), fast am Anfang nur 3.59V + K in der Nähe der Stromspitze sieht im zyklischen Voltammogramm eingebettet ist , was darauf hinweist, dass die K + nur in das positive Elektrodenmaterial eingebettet werden, aber nach 30 Zyklen in der negativen Elektrode, gibt es einen 3,3 V-Spitzenstrom, hauptsächlich, weil die elektrolytische Lösung K + -Konzentration zu niedrig ist, teil resultierenden eingebettet in die Li + unter dem positiven Elektrodenmaterial. Wenn der Elektrolyt in Portionen KPF6 zugegeben wird, ist es möglich, wirksam zu verhindern, Li in dem positiven Elektrodenmaterial eingebettet + (wie in Fig. C gezeigt, ist die Elektrolytlösung 0,5 mol / l KPF6 und 0,5 mol / l gemischte Lösung von LiPF & sub6; ).
In dem negativen Elektrodenmaterial, ausgewählt Jiaxin Zheng gemeinsamen Handel Li-Ionen-Batterie Kathodenmaterialien - Graphit, basierend auf Forschung vor, da die Li-Ionen-Radius + deutlich kleiner als K + ist, so leichter Li + in Graphitmaterial eingebettet, so dass, wenn Graphit-Material als eine asymmetrische K / Li Dual-Ionen-Batterie negative Elektrode, um sicherzustellen, dass nur die negativen eingebetteten Li +, und die positive nur in K + eingebettet.
Asymmetrische elektrochemischen Befunde Jiaxin Zheng K zeigt die Konstruktion / Li Dual-Ionen-Batterie, wobei die positive Elektrode verwendet wird, ist K2NiFeII (CN) 6, das negative Elektrodenmaterial verwendet wurde, war Graphit (pre-Lithiierung wurde SEI zu vermeiden Li wird während der Filmbildung verbraucht), 0,5 M KPF6 und 0,5 M LiPF6 als Elektrolyt.
Wie in der Figur zu sehen A wird die Batteriespannung 3,6 V in der Nähe der Plattform, + in der Einführrichtung und Extraktionsreaktionen von Kapazität der positiven Elektrode, die positive Elektrode K entsprechend nach 100 Zyklen bei 71.2mAh / g blieben zu spielen, der theoretische Wert 70.7mAh / g ist sehr nah und im Vergleich zu reinen K-Ionen-Batterien, wurde die asymmetrische Li / K-Dual-Ionen-Batterie Vergrößerung Leistung deutlich verbessert (siehe unten b). Das wichtigste ist, dass die Batterie zeigte auch eine sehr ausgezeichnete Zyklusleistung, radelte nach unten keine offensichtliche Rückgang bei einer Vergrößerung von 5000 30C (blaue Kurve c, wie in Fig.). wir auch die positiven und negativen Masse Zyklusleistung beachten Sie als Batterien eine bedeutende haben Auswirkung der Anzahl der negativen Elektrode zu erhöhen (das Massenverhältnis von der positiven Elektrode: Kathode = 1: 2, dann der negative Elektrodenkapazität der positiven Elektrode 8-fach) kann erheblich die Zyklusleistung der Batterie verbessern, was zu einer negativen Elektrode, die eine kleine Serie umfasst, dass das Hauptproblem der übermäßigen Graphit Selektivität für beide Ionen und keine gute Vorstellungskraft, was zu einer negativen Elektrode Graphit resultiert, ist zu klein, wird in Abschnitt K + Zyklus eingebettet führen, die Verschlechterung der Zykluscharakteristika verursacht, mittels eines künstlichen selektiven SEI-Film und verbessern die negative Selektion , Verringerte Menge an Graphit negative Elektrode.
K-Ionen-Batterie-Design bietet eine neue Art und Weise Jiaxin Zheng Arbeit des Denkens, wenn wir nicht eine geeignete Alternative K + eingebettetes Anodenmaterial finden können, also verwenden wir nur den negativen Li-Ionen-Akku, positive und negative Arbeit allein, und nicht viele Probleme zu lösen, wie geringe Kapazität des Kathodenmaterials mit hohen Kapazität Anode Konstruktionsanforderungen Einfluss garantiert effektiv die Leistung der Batterie. Obwohl diese Technologie noch nicht ausgereift ist, gibt es, aber mit der Technologie reift, diese Probleme es kann nach und nach aufgelöst werden, und die Design-Ideen können uns helfen, andere besser zu fördern, wie die Natrium-Ionen-Batterien entwickelt werden, um die Popularisierung und Anwendung neuer Batterien zu fördern.
