En los últimos años, con el rápido crecimiento de la demanda de energía de la batería, sino que también condujo a la rápida subida de los precios de las materias primas aguas arriba, especialmente Li, Co, Ni y otras materias primas en 2017, los precios han visto un aumento agudo, reducido en gran medida la batería de iones de litio los márgenes de beneficio, el costo de la batería de iones de litio se ha convertido en aún más reducida obstaculizado. con el fin de reducir el costo de producción de la batería de iones de litio, la batería incluyendo el nuevo ion K, batería de iones de Na, una batería de bajo coste se ha desarrollado rápidamente en los últimos años, un material de electrodo positivo, el electrolito han hecho grandes progresos, pero a causa de K + y Na + radio de iones es relativamente grande, por lo que se estira en las opciones para insertar un material de electrodo negativo, lo que dificulta el desarrollo y aplicación de las baterías de bajo costo. con el fin de resolver el disco de carbono y otros materiales tradicionales la incrustación de K, Na iones inferior en problemas de rendimiento, Peking Jiaxin Zheng et al batería tradicional K-ion, la batería mediante la optimización de la formulación, para lograr la batería positivo y negativo son diferentes tipos de reacción: K + es el electrodo positivo todavía estar Embebido y prolapso, pero el electrodo negativo usa material de grafito para incrustación y prolapso de Li +, de modo que ambas baterías de ion de K Costes, sino que también tienen en cuenta que la batería de iones de litio de alto rendimiento.
Sabemos que la batería de iones de litio realmente implicada en la reacción electroquímica de tres partes principales: un electrodo positivo, un electrodo negativo y un electrolito, la batería de iones de litio, hay dos reacciones simultáneas se producen: 1) el electrodo positivo Li + prolapso, en el electrolito ; 2) Li + en el electrolito está incrustado en el electrodo negativo hay que señalar que estas dos reacciones se producen simultáneamente, es decir, Li + en la solución electrolítica en el electrodo negativo está incrustado en el campo eléctrico impulsado mientras que sale desde el electrodo positivo. el electrolito suplemento Li + reducirá el Li +, que proporciona una nueva manera de optimizar la estructura de las pilas K-ion para nosotros. Jiaxin Zheng propuso programa es todavía material de electrodo positivo usando el material de cátodo de la batería K-ion, electrolito necesita ser utilizado simultáneamente electrolito mixto contiene K + y Li +, y el electrodo negativo de una batería de iones de litio usando un material de ánodo convencionales - material de grafito de manera que el proceso de carga de la K + liberado del electrodo positivo, el electrolito entra en el electrolito en el Li + incrustado grafito (Debido a que el radio de iones K + es relativamente grande, no puede incrustarse en el grafito), este diseño mantiene la batería K-ion a bajo costo, pero también garantiza un buen rendimiento del ciclo de la batería , El voltaje de la batería alcanza 3.6V, 5000 ciclos sin disminución significativa.
La elección de un material de electrodo positivo, Jiaxin Zheng selecciona K común + batería material de electrodo positivo K2NiFeII (CN) 6, mecanismo de interacción entre los iones de metales alcalinos y O generalmente, batería Li-ion electrodo positivo de material diferentes, K de la batería de iones de materiales de cátodo (por ejemplo K2NiFeII (CN) 6 ion de metal alcalino) de electrones p que interactuarán con el 12 por CN. mediante el cálculo de los estudios muestran, en el caso de la interacción con los electrones p, aumentando el radio de los iones de metal alcalino se puede mejorar ion de metal alcalino incrustado meseta de tensión, también esta voltametría cíclica sido verificada (como se muestra más arriba), K + incrustado en la tensión de material (3.59V) de Li + voltaje incorporado (3.31V) de alto 0.28V, por lo que la descarga durante K + se primera insertado en el material del cátodo, mientras que el electrodo negativo porque por radio más corto afecta K +, por lo que el electrodo negativo es casi solamente insertar Li +, garantizando así la Li + solamente incrustado en el electrodo negativo, K + solamente incrustado en el electrodo positivo, no afectan entre sí entre positivo y negativo.
De la figura puede, cuando se utiliza K2NiFeII (CN) 6 como el electrodo positivo (electrolítica solución 1 mol / L de LiPF6 a), casi al principio sólo ver 3.59V + K cerca de la corriente de pico está incrustado en el voltamograma cíclico , lo que indica que sólo el K + se integrará en el material del electrodo positivo, pero después de 30 ciclos en el electrodo negativo, ha habido un pico de corriente de 3,3 V, principalmente porque la solución electrolítica concentración de K + es demasiado baja, lo que resulta en parte incrustado en el Li + entre el material de electrodo positivo. Si se añade el electrolito en porciones KPF6, es posible prevenir eficazmente Li + incrustado en el material del electrodo positivo (como se muestra en Fig. C, la solución electrolítica es 0,5 mol / L de KPF6 y 0,5 mol / L soluto mixto de LiPF6 )
En el material de electrodo negativo, Jiaxin Zheng seleccionado Li-ion materiales de cátodo de la batería comercial común - grafito, sobre la base de la investigación antes, ya que el Li radio de ion + es significativamente menor que K +, de modo Li + más fácil empotrado en un material de grafito, de manera que cuando cuando el material de grafito como ánodo asimétrica K / Li batería de iones de doble, para asegurar que sólo el electrodo negativo está incrustado Li +, y el electrodo positivo está incrustado solamente K +.
resulta asimétrica electroquímico Jiaxin Zheng K siguiente muestra la batería de diseño / Li dual de iones en el que el electrodo positivo empleado es K2NiFeII (CN) 6, el material de electrodo negativo utilizado fue de grafito (pre-litiación ha sido evitar SEI Li se consume durante la formación de la película), 0,5 M KPF6 y 0,5 M LiPF6 como electrolito.
Como se ve en la Figura A, el voltaje de la batería es de 3,6 V en las proximidades de la plataforma, lo que corresponde a K + en las reacciones de inserción y extracción del electrodo positivo, la capacidad de electrodo positivo después de 100 ciclos de jugar se mantuvieron en 71.2mAh / g, el valor teórico 70.7mAh / g muy cerca de la K en comparación con la batería de iones puro, capacidad asimétrica batería de iones de doble tasa de Li / K se ha mejorado significativamente (como se muestra en la Fig. B). el más importante es la célula también mostró una muy excelente rendimiento del ciclo, ciclada con un aumento de 5.000 30C no evidente disminución hacia abajo (azul curva c como se muestra en la Fig.). que también tenga en cuenta el rendimiento positivo y negativo ciclo de masa que las baterías tienen una significativa Efecto de aumentar el número del electrodo negativo (la relación de masa del electrodo positivo: cátodo = 1: 2, entonces la capacidad del electrodo negativo del electrodo positivo 8 veces) puede mejorar significativamente el rendimiento del ciclo de la batería, lo que resulta en un electrodo negativo que comprende una serie pequeña que el principal problema de la excesiva selectividad de grafito para ambos iones y no buena imaginación, lo que resulta en un electrodo negativo de grafito es demasiado pequeño dará lugar parte empotrada en K + ciclo, causando la degradación de las características del ciclo, por medio de una película de SEI selectiva artificial y mejorar la selección negativa , Cantidad reducida de electrodo negativo de grafito.
diseño de la batería K-ion ofrece una nueva forma de pensar la obra de Jiaxin Zheng, si no podemos encontrar una alternativa adecuada K + material del ánodo incorporado, por lo que sólo tiene que utilizar la batería de Li-ion negativo, el trabajo positivo y negativo solo, y no lo hacen influencia, garantizar de manera efectiva el rendimiento de la batería. Aunque esta tecnología no está maduro, hay muchos problemas por resolver, como la baja capacidad del material de cátodo, ánodo requisitos de diseño de alta capacidad, pero con la tecnología madura, estos problemas se puede resolverse gradualmente, y las ideas de diseño puede ayudar a promover mejor que otros, como las baterías de iones de sodio están diseñados para promover la divulgación y aplicación de nuevas baterías.
