В настоящее время разработка силовой батареи может быть в основном разделена на два направления: 1) высокое направление удельной энергии, 2) быстрое направление зарядки, хотя в рамках текущей политики субсидирования для новых энергетических транспортных средств основными батареями основных батарей стали батареи с высокой удельной энергией. Однако для увеличения удельной энергии литий-ионных батарей нам также необходимо постоянно улучшать зарядные характеристики литиево-ионных батарей. На зарядную способность литий-ионных батарей в основном влияют динамические характеристики отрицательных электродов. Традиционные отрицательные электроды графита имеют слабые динамические характеристики. При быстром заряде легко возникает осаждение металла Li на поверхности отрицательного электрода. В то же время теоретическая удельная энергия отрицательного электрода графита составляет всего 372 мАч / г. Поэтому трудно удовлетворить требования к конструкции для высокой удельной энергии и быстрозарядающихся батарей. Переход, выполненный с использованием метода MOF, затруднен. Материал отрицательного электрода из оксида металла из-за его небольшого размера частиц и большого количества микропор значительно улучшает производительность материала и является одним из лучших вариантов решения этой проблемы.
Недавно Guangyu Zhao из Харбинского технологического института использовал Co-electrochemically assisted MOF для синтеза Co3O4 на подложке из нанопроволоки Ti. Электрод проявлял отличную скорость и производительность при циклировании. При сверхвысокой скорости 20 А / г электрод все еще остается. Емкость 300 мАч / г может быть применена, и после 2000 циклов нет значительного снижения мощности. Очень важно разработать литий-ионный аккумулятор с высокой удельной энергией и быстрыми характеристиками заряда при плотности тока 1 А / г.
Тонкопленочные материалы, полученные методом MOF, обычно имеют слабую адгезию к подложке. Для решения этой проблемы Guangyu Zhao использует Ti фольгу с вертикальной структурой нанопроволоки Ti в качестве подложки, а затем предшественник процесса MOFs подвергается электрохимическому осаждению. В приведенной выше матрице - направление высокой удельной энергии; 2) направление быстрого заряда, хотя в рамках текущей политики субсидирования новых энергетических транспортных средств высокие удельные энергетические батареи стали основным направлением исследований основных производителей аккумуляторных батарей. Однако в увеличении соотношения литиево-ионных батарей В то же время энергии нам также необходимо постоянно улучшать зарядные характеристики литиево-ионных батарей. На зарядную способность литий-ионных батарей в основном влияют динамические характеристики отрицательных электродов. Традиционные отрицательные электроды графита имеют слабые динамические характеристики и легко формируются на поверхности отрицательных электродов во время быстрой зарядки. Осаждение металла Li, в то время как теоретическая удельная энергия отрицательного электрода графита составляет всего 372 мАч / г, поэтому трудно удовлетворить требования к конструкции для высококонцентрированных энергичных и быстрозаряжающихся батарей. Материал отрицательного электрода оксида переходного металла, полученный методом MOF, имеет относительно небольшой размер частиц. Маленький и с большим количеством микроотверстий, что значительно улучшает производительность материала и является лучшим выбором для решения этой проблемы. Выберите один.
Недавно Guangyu Zhao из Харбинского технологического института использовал Co-electrochemically assisted MOF для синтеза Co3O4 на подложке из нанопроволоки Ti. Электрод проявлял отличную скорость и производительность при циклировании. При сверхвысокой скорости 20 А / г электрод все еще остается. Емкость 300 мАч / г может быть применена, и после 2000 циклов нет значительного снижения мощности. Очень важно разработать литий-ионный аккумулятор с высокой удельной энергией и быстрыми характеристиками заряда при плотности тока 1 А / г.
Тонкопленочные материалы, полученные методом MOF, обычно имеют слабую адгезию к подложке. Для решения этой проблемы Guangyu Zhao использует Ti фольгу с вертикальной структурой нанопроволоки Ti в качестве подложки, а затем предшественник процесса MOFs подвергается электрохимическому осаждению. На вышеуказанной подложке (как показано на приведенном выше рисунке) это не только усиливает адгезию между матрицей и предшественником, но также обеспечивает хорошую электронную проводимость, что значительно улучшает скорость материала.
Морфология электрода Co3O4 / Ti, полученного вышеуказанным способом, показана на следующем рисунке. После осаждения 600 с при -2,0 В можно видеть, что поверхность нанопроволоков Ti покрыта слоем наночастиц (как показано на рисунке c ниже), после XRD Кристаллический структурный анализ этих наночастиц представляет собой металл Co, а затем через процесс MOF металлический органический каркасный материал цеолита имидазола ZIF67, нанесенный на композитную структуру Co / Ti, в этот момент мы можем наблюдать некоторые полиэдрические MOF в верхней части нанопроволок Ti, В то же время мы заметили, что поверхность нанопроволок Ti стала гладкой в это время, что указывает на то, что Co уже потреблялось во время осаждения ZIF67 (как показано на рисунке d). Вышеуказанный предшественник затем пиролизировали из На рисунке ниже, g, h и f, мы видим, что генерируемый пиролизом Co3O4 все еще сохраняет морфологию предшественника, равномерно диспергирован на нанопроводах Ti и прочно удерживается нанопроводами Ti, который является самонесущим. Характеристики структуры определяют, что она не требует связующего и проводящего агента, а хорошие дисперсионные свойства значительно улучшают производительность материала.
В следующих тестах на электрохимические характеристики электроды со структурой Co3O4 / Ti демонстрировали отличную скорость и стабильность цикла, как ожидалось. Из результатов теста производительности скорости на следующем рисунке видно, что Co3O4, полученный вышеуказанным способом, используется. Электрод / Ti (ниже на рисунке а) может иметь емкость 700 мАч / г при плотности тока 1 А / г. Даже если плотность тока увеличена до ошеломляющего 50А / г, материал все равно может обладать удельной мощностью 180 мАч / г. С другой стороны, материал Co3O4, нанесенный на гладкую тонкую подложку Ti с использованием одного и того же процесса MOF, очень низок (рисунок b). После того, как плотность тока достигает 5 А / г или более, практически невозможно достичь емкости. Гуаню Чжао считает, что Это может быть связано с плохой диспергируемостью и когезионностью Co-MOF, полученной традиционными MOF на подложках из фольги Ti.
На следующем рисунке показана эффективность циклирования электрода Co3O4 / Ti, полученная с использованием нанопроволочной матрицы Ti. Из рисунка видно, что цикл 2000 раз при скорости заряда-разряда 20 А / г и практически отсутствует уменьшение емкости электрода Co3O4 / Ti. Основное преимущество заключается в том, что структура нанотрубок Ti не только прочно удерживает частицы Co3O4, но также обеспечивает хорошую электронную проводимость. Кроме того, хорошая дисперсия Co3O4 также значительно снижает диффузионное сопротивление Li + и улучшает циклические характеристики электрода. ,
В процессе подготовки, разработанном Guangyu Zhao, используется матрица нанопроволок Ti для решения проблемы плохой адгезии между пленкой и подложкой, полученной в процессе MOF, а также плохие характеристики циклирования и скорость работы, вызванные неравномерным диспергированием активного материала пленки. Провод прочно удерживает Co3O4 на подложке, а также обеспечивает высокоэффективные электронные транспортные каналы. Кроме того, хорошая дисперсия частиц Co3O4 на подложке уменьшает сопротивление диффузии Li +, что помогло материалу Co3O4 / Ti достичь удивительного увеличения. Производительность: Емкость может достигать 700 мАч / г при плотности тока 1 А / г, а при плотности тока 50 А / г она может по-прежнему обеспечивать мощность 180 мАч / г. Более того, материал имеет плотность тока 20 А / г. Цикл заряд-разряд был в 2000 раз, и потери мощности практически не терялись, что позволило использовать литий-ионные батареи с высокой удельной энергией и высокими характеристиками заряда.
