Die Erhöhung der Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien ewige Thema, erreicht wird entsprechend den Anforderungen des Ministeriums 2020 Soll-Leistungsverhältnis der Lithium-Ionen-Zelle 300Wh / kg, ist das Verhältnis der Lithium-Ionen-Batterie von Energie untrennbar den Fortschritt der Materialtechnologie und Produktionsprozesse zu verbessern die Entwicklung eines Hubbetrags der Beschichtung ist ein effektiver Weg, um die Energiedichte einer Lithiumionen-Batterie, aber mit der Zunahme der Menge der Beschichtung zu verbessern, finden wir, dass die elektrischen Eigenschaften der Lithiumionen insbesondere die Rateneigenschaften und Zykluseigenschaften bemerkenswert verringert sich zeigte, die vor allem weil die Elektrode für eine Batterie Lithium-Ionen ist in erster Linie eine poröse Struktur, die aus Partikeln besteht, wobei der Porenkomplex, hohe Tortuosität, signifikant die Li + Widerstand erhöht, wo Diffusion So, wie zur gleichen Zeit, um die Beschichtungsmenge hebt die Porosität der Elektrode zu verringern, die Verwindung, die die Diffusionsgeschwindigkeit von Li + Lift ein Problem bei der Herstellung von dicken Elektroden muß angesprochen werden.
Für das Problem der dicken beschichtete Elektrode zu lösen, Yushu Hong chinesisches Team an der Universität für Wissenschaft und Technologie und Professor Yi Cui von der Stanford University gab seine Antwort. Die Forscher von der Natur Leitungsstruktur der Bäume inspiriert, einen vertikalen Kanal entwickelt die LCO dicke Kathodenstruktur kann diese Struktur die Tortuosität der Poren der Elektrode verringern, das Li + Diffusionswiderstand in der Elektrode zu reduzieren, so dass im Falle eines hohen Lastwechselleistung und Ratenleistung der Batterie gewährleistet werden kann. in dieser mit Hilfe der Technik, 22.7mAh / g (entsprechen etwa 160 mg / cm 2) die Beschichtungsmenge an LCO up, ist 4-5 mal das traditionelle Verfahren, ist von großer Bedeutung, die spezifische Energie einer Lithium-Ionen-Batterie zu erhöhen.
Damit wurde ein bionische Struktur LCO Elektrode Yushu Hong Team als Vorlage Pinus sylvestris, Pinus sylvestris erstes geschnittenes Blatt mit einer Dicke von 1,5 mm und dann wässriges Ammoniak gelöst Verfahren Leitung Holz Lignin zu erhalten, wird herausgelöst ein einheitliches poröses Templat zu erhalten (wie in Figur b gezeigt), dann durch LiNO3, LCO Precursor-Sols 2. Herstellung von Co (NO3) 6H2O wurde in einer Vakuumumgebung in das Katheter schablonen LCO getaucht und getrocknet, um eine Vorstufe Gel zu bilden, und schließlich in einer Luftumgebung Sintern in 700 ℃ 2h, die einerseits so, dass die LCO Kristallisation, zum anderen die Holzschablone zu entfernen, kann g aus der Figur ersichtlich ist, nach der Calcinierung LCO Elektrode poröse Struktur in der vertikalen Richtung beibehält., um die LCO-Elektrode weiter zu verbessern Laden, Yushu Hong Team wird LCO Precursor-Sols bei dem oben beschriebenen Verfahren eingetaucht wurde, wird wiederholt (LCO-2-Elektrode), um die Last pro Flächeneinheit des Hebe nahezu verdoppelt.
Zur Analyse der Wirkung des oben beschriebenen Herstellungsverfahren für die Elektrode Porosität und Tortuosität, Yushu Hong Team mittels CT-Scanning-Technik Elektroden Struktur Rekonstruktion, in denen Figur a ist ein gewöhnlicher LCO Elektrode Figuren 1 b LCO-Elektrode einmal LCO Eintauchzeit Fig c ist LCO 2 LCO-Elektrode 2 mal eingetaucht wurde. aus der Figur wir eine gemeinsame Elektrode LCO LCO durch die Anhäufung von Partikeln sehen kann, ist zufällig, so dass die Porenstruktur der Elektrode kompliziert ist, gewundenen Porosität relativ hoch ist (etwa 1,5), Einfluss der Diffusionsrate von Lithiumionen. die Verwendung von LCO-1 LCO-2 eine vertikale Struktur und Porosität hergestellt Template-Methode haben, aktualisieren die Elektroden somit eine höhere Porosität, Tortuosität niedrig (nahe 1) ermöglichen eine schnelle Diffusion von Li +, dicke Elektrode Ratenleistung.
Um die Leistung von LCO elektrochemischen Elektroden der vertikalen Rohrstruktur, Yushu Hong Team Knopfzelle zu überprüfen, bereiteten die elektrochemischen Eigenschaften der Elektroden wurden unter einem Prüfergebnis der Figur 0,05C bis 4.25V, eine andere Entladungsrate getestet geladenen, ergibt sich aus Sicht das traditionelle Verfahren mit LCO Elektroden Steigerungsrate sank die Leistung schnell (LCO Elektrodenkapazität bei denen konventionelle Herstellungsverfahren zu 100mAh / g nur spielen, weit unter dem normalen LCO Material, da keine spezifischen Details Kleinserien nicht bestimmt werden können Gründe), wird die vertikalen Kanalanschlüsse LCO-1, LCO Ratenleistung der Elektrode 2 ist deutlich besser als die Kontrollgruppe. Fig b LCO Aufschlämmung einmal LCO-1 eingetaucht, und die Elektrode 2 in der Aufschlämmung eingetaucht LCO LCO- 2 Elektroden-Kapazität pro Flächeneinheit bei unterschiedlichen Vergrößerungen, obwohl LCO-2 zu sehen ist, dass die Beschichtungsmenge der Batterie signifikant (LCO-2 Beladung bei 0,05C 24.5mAh / cm2, LCO-1-Beladung betrug 13,3 erhöhte mAh / cm2), verringerte Porosität, aber aufgrund der Struktur der vertikalen Leitung der Tortuosität der Poren zu verringern, wodurch Ratenleistung der Elektrode erheblich verbessert, in fast allen Vergrößerungslade LCO-2 sind zwei LCO-1 ist um mal zeigen vertikale Rohrstruktur kann auch die Hochgeschwindigkeitsleistung des Beschichtungsmenge der Elektrode verbessern.
Leistung ist auch ein schnelles Aufladen der Batterieleistung ist ein wichtiges Ziel verfolgt, unter verschiedenen Vergrößerungen Graphen unter Verwendung von herkömmlichen Verfahren Steuerung LCO Elektrode und LCO-1-Elektrode einer vertikale Rohrstruktur Ladeleistung aufweist, im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren für einen aus der Figur gesehen erzeugt wird. LCO Elektroden, Elektrodenpolarisation LCO-1 klein ist während des Ladevorgangs und eine höhere Kapazität bei verschiedenen Ladungsrate Kapazität der Elektrode LCO-1 waren signifikant höher als bei herkömmlichen Elektroden LCO Aufbereitungstechnik.
Bionic Struktur LCO Elektrode Yushu Hong Teamentwicklung bei der Verbesserung des Elektrodenbereiches der Last pro Einheit wichtige Fortschritte erzielt hat wichtige Bedeutung in hohen spezifischer Energie Ionen-Batterie Entwicklung von Lithium. Aber wir bemerkten auch einige Probleme, wie die traditionelle Prozesskontrollgruppe Die LCO-Elektrode hat nicht nur eine sehr schlechte Ratenleistung, sondern auch eine sehr geringe Kapazität.Dies ist im Text nicht gut erklärt.Zweitens hat die LCO-Elektrode der biomimetischen Struktur verglichenmit der Kontrollgruppe die Ratenleistung stark verbessert. Allerdings Rate seine Kapazität bei 1C war nur etwa 50% 0,05 C Kapazität wesentlich niedriger als die derzeitigen kommerziellen Lithium-Ionen-Akku. im allgemeinen, LCO Elektrode Yushu Hong bionische Struktur Team die elektrochemische Leistungsfähigkeit der Elektrode zu verbessern, entwickelt dick Es ist von großer Bedeutung, aber diese Technologie muss noch weiter optimiert werden, einschließlich des Herstellungsverfahrens und der elektrochemischen Leistung der Elektrode, um ihre Praktikabilität zu erhöhen.
