L'augmentation de la densité d'énergie des batteries lithium-ion éternel sujet, est réalisée selon les exigences du rapport de puissance cible Ministère 2020 de la cellule au lithium-ion 300Wh / kg, le rapport de la batterie au lithium-ion est indissociable de l'énergie pour améliorer la progression de la technologie des matériaux et des procédés de production le développement d'une quantité de levée de l'enrobage est un moyen efficace pour améliorer la densité d'énergie d'une batterie au lithium-ion, mais avec l'augmentation de la quantité de revêtement, on constate que les propriétés électriques des ions lithium, en particulier les caractéristiques de fréquence et caractéristiques de cycle montré remarquables diminue, ce qui principalement parce que l'électrode pour une batterie lithium-ion est essentiellement une structure poreuse constituée de particules, dans lequel le complexe de pores, tortuosité élevée, augmente de manière significative la résistance Li + où la diffusion est ainsi, comment, en même temps soulever la quantité de revêtement pour réduire la porosité de l'électrode la tortuosité, le taux de diffusion de la portance Li + qui est un problème dans la production d'électrodes épaisses doit être adressée.
Pour résoudre le problème de l'électrode enrobée épaisse, Yushu Hong équipe chinoise à l'Université des sciences et de la technologie et professeur Yi Cui de l'Université de Stanford a donné sa réponse. Les chercheurs ont inspiré par la structure de conduite naturelle des arbres, a mis au point un conduit vertical la structure de cathode d'épaisseur LCO, cette structure permet de réduire la tortuosité des pores de l'électrode, ce qui réduit la résistance à la diffusion Li + dans l'électrode, de sorte que dans le cas d'une charge élevée peut être assurée performances en cyclage et les performances de débit de la batterie. dans ce avec l'aide de la technologie, la quantité de revêtement de LCO jusqu'à 22.7mAh / g (équivalent à environ 160 mg / cm2), est de 4-5 fois le processus traditionnel, est d'une grande importance pour améliorer l'énergie spécifique d'une batterie au lithium-ion.
Afin d'obtenir une électrode de LCO structure bionique Yushu équipe Hong comme matrice Pinus sylvestris, Pinus sylvestris première feuille découpée ayant une épaisseur de 1,5 mm, puis la lignine du bois de conduit de procédé a dissous de l'ammoniaque aqueuse est dissous de manière à obtenir une matrice poreuse uniforme (tel que représenté sur la figure b), puis par LiNO3, précurseur LCO sol 2. préparation de Co (NO3) 6H2O a été immergé dans un environnement sous vide dans le modèle de cathéter, LCO et séchée pour former un gel précurseur, et, enfin, dans un environnement d'air frittage à 700 ℃ 2h, d'une part, de sorte que la cristallisation LCO, d'autre part pour supprimer le modèle en bois, g peut être vu sur la figure, après calcination électrode de LCO conserve la structure poreuse dans la direction verticale. afin d'améliorer encore l'électrode de LCO chargement, Yushu équipe Hong sera LCO sol précurseur a été immergé dans le procédé décrit ci-dessus est répétée (électrode LCO-2), la charge par unité de surface de la levée a presque doublé.
Pour analyser l'effet du procédé de fabrication décrit ci-dessus pour la porosité de l'électrode et la tortuosité, Yushu équipe Hong utilisant la reconstruction de la structure des électrodes de la technique de balayage CT, dans lequel la figure a est une électrode LCO-1 électrode LCO ordinaire figures b fois la durée d'immersion de LCO la figure c est LCO 2 LCO-électrode a été immergée 2 fois. de la figure on peut voir un LCO LCO d'électrode commune par l'accumulation de particules est aléatoire, de sorte que la structure des pores de l'électrode est compliqué, la porosité tortueux est relativement élevée (environ 1,5), influence de la vitesse de diffusion des ions lithium. l'utilisation de LCO-2 LCO-1 ayant une structure verticale et un procédé de modèle préparé de porosité, les électrodes ainsi plus élevé de porosité, la tortuosité faible (proche de 1), en faveur diffusion rapide de Li +, mise à niveau épaisseur des performances de taux d'électrode.
Afin de vérifier les performances des LCO électrodes électrochimiques de la structure de conduit vertical, Yushu Hong pile bouton d'équipe préparée en utilisant les propriétés électrochimiques des électrodes ont été testées dans un résultat de test de la figure 0,05C chargé à 4,25V, un taux de décharge différent, les résultats de point de vue, l'électrode traditionnelle LCO de processus avec un grossissement de plus en plus, le rendement diminue rapidement (capacité d'électrode de LCO où les procédés de préparation conventionnels jouent est seulement d'environ 100mAh / g, bien en dessous du matériau de LCO normal, puisque aucun des détails spécifiques de petites séries ne peut être déterminée raisons), le conduit vertical conception LCO-1, performances de débit LCO de l'électrode 2 est nettement mieux que le groupe témoin. bouillie de LCO b figure une fois immergé LCO-1 et l'électrode 2 est immergé dans la LCO en suspension LCO- 2 capacité d'électrode par unité de surface sous des grossissements différents, bien que LCO-2 peut voir que la quantité de revêtement de la batterie a augmenté de façon significative (LCO-2 de chargement à 0,05C 24.5mAh / cm2, le chargement était de 13,3 LCO-1 mAh / cm2), une porosité réduite, mais en raison de la structure du conduit vertical pour réduire la tortuosité des pores, ce qui améliore considérablement les performances de débit de l'électrode, dans presque tous les LCO-2 chargement de grossissement sont deux LCO-1 est À propos des temps, indiquant la verticale Structure de tuyau peut ainsi améliorer les performances de taux élevé de la quantité de revêtement de l'électrode.
La performance est également une charge rapide de la batterie est un objectif important poursuivi, sous différentes graphique grossissements préparé en utilisant des procédés classiques électrode de LCO de commande et l'électrode de LCO-1 ayant une structure de conduit vertical performances de charge, par rapport au procédé classique de production d'un point de vue de la Fig. électrodes LCO, la polarisation de l'électrode LCO-1 est faible pendant la charge, et une capacité plus élevée, à différents taux de capacité de charge de la LCO-1 électrodes étaient significativement plus élevés que LCO de la technologie de préparation classique d'électrode.
Structure LCO Bionic électrode développement de l'équipe Yushu Hong réalisé dans l'amélioration de la surface de l'électrode de la charge par unité de progrès importants revêt une grande importance dans le développement de la batterie d'ions d'énergie spécifique élevée de lithium. Mais nous avons aussi remarqué quelques problèmes, comme le groupe de contrôle de processus traditionnel électrode LCO ne taux de performance médiocre, a joué aussi une très faible capacité, il n'a pas été bien expliqué dans le texte. en second lieu, par rapport au groupe témoin, bien que LCO structure d'électrode biomimétique a été grandement améliorée dans la performance de taux, Cependant, sa capacité à taux 1C était seulement d'environ 50% 0,05C capacité beaucoup plus faible que la batterie au lithium-ion commerciale actuelle. de façon générale, l'électrode LCO Yushu Hong équipe de la structure bionique développée pour améliorer la performance électrochimique de l'électrode épaisse il est important, mais la technologie doit encore être optimisé, y compris la préparation et les propriétés électrochimiques des électrodes, afin d'améliorer son utilité.
