Wie die heutigen anspruchsvollsten und zuverlässigsten Energiespeichermodus mit hoher Dichte, alle Hoffnungen Entwicklung von Elektrofahrzeugen gepinnt. Um die Entwicklung von Elektrofahrzeugen, die zuständigen staatlichen Abteilungen 2020 Batterie als die Energie zur Förderung benötigt 300Wh / kg oder mehr, einen so hohen erreichen spezifische Energie muss auf die höhere Kapazität des Hochnickel ternären Materials und ein Silizium-Kohlenstoff-Verbund negativen Elektrodenmaterials aufgebracht wird. in dem Fall, dass die Kapazität des Kathodenmaterialstrom langsam zu verbessern, die Anwendung von Silizium-Kohlenstoff-negativer Elektrode Verfahren wurde die Energiedichte der Lithium-Ionen-Batterie ist am wirkungsvollsten zu verstärken. jedoch Silizium-Kohlenstoff-Material für Lithium-Einlagerungs wird eine große Volumenausdehnung hat, körniges Pulver und Elektroden Bauschäden verursachen, so dass nun die zugegebene Menge Mainstream Silizium-Kohlenstoff der negative Elektrode etwa 10% ist, weiterhin die Kapazität der negativen Elektrode zu erhöhen, erfordert die Verwendung eines neuen Materialsystem.
Element B ist eines der leichtesten Element, der fähig ist, eine Legierung mit Li bildet, die die theoretische Kapazität von bis zu 12395mAh / g ist (Legierung Li5B gebildet ist), aber nur das Legierungselement B, die mit Li-Atome im Zustand Umsetzen einer herkömmlichen elementares B und B-Oxid ist schwierig mit Li, B Element daher weniger Aufmerksamkeit gelitten zu reagieren. um dieses Problem zu lösen, Shanghai Institute of Silikat WujieDong (erster Autor), FuqiangHuang (entsprechend Autor) versucht Element nach B Fe, dispergiert in der leitfähigen Netzwerkbildung von Fe / B-Legierung (B tatsächlich ist ein gemeinsames Stahllegierungselement, die Korngröße, Härte der Stahlarmierung verfeinern), die Zugabemenge an solchen negativen Elektrodenmaterial verschieden von B die maximale Kapazität von bis zu 10700mAh / g (einzigem Elemente B Gewicht Berücksichtigung), entworfen, um die Praktikabilität der WujieDong B2O3 / FeOx Verbundelektrode, die Anfangskapazität der Elektroden bis 800mAh / g (0,1 A / g), nach 250 Zyklen zu verbessern bis 1500 mAh / g, und weist eine gute Ratenfähigkeit, Stabilität bis Kapazität 1250mAh / g bei 0,5 A / g Stromdichte, stabile Kapazität bis zu 1200 mAh / g bei einer Stromdichte von 1 A / g, und bei 2 A / Die stabile Kapazität von g bei einer Stromdichte von bis zu 800 mAh / g, Fast doppelt das Graphitmaterial, ein ideales Lithium-Ionen-Batterie Anodenmaterial Kritischer ist die Klopfdichte des Materials 2,12 g / cm 2 erreicht.
WujieDong durch Zugabe eines bestimmten Prozentsatz (1-11%) auf das Fe-Pulver in dem Pulver B, und anschließend Festphasenreaktion Weise eine Wärmebehandlung unter Verwendung ein negatives Elektrodenmaterial unter Verwendung von Hochenergie-Verformungsschleif enthaltenden Fe2B und Fe-Legierung und Legierung negativen Elektrodenmaterialien herzustellen, die Teilchengröße. reines zyklisches Diagrammkurve B-Legierungspulver und Pulver von Fe 1% B und B gesehen in Figur reinen Pulver anfängliche Entladungskapazität von nur 92mAh / g zu reduzieren, nach 200 Zyklen zu 6mAh verringerten / g (0,1 A / g, 3V-0.01V), geringe Aktivität von reinem Pulver B zeigte kann die Anfangskapazität des Legierungspulvermaterials aus Fe 1% B nicht als negatives Elektrodenmaterial verwendet wird, ist nur 30mAh / g, und reine B Material Schließen jedoch setzt die Kapazität des Materials in dem Zyklus steigen, der Zyklus 1400mal, die reversible Kapazität 107mAh / g erhöht wird, wobei der Gehalt nur die Elemente B der Berücksichtigung, die reversible Kapazität von bis zu 10700mAh / g, in der Nähe des B theoretisches Kapazitätselement.
B-Gehalt 1%, wie in Fig. 7 gezeigt Cyclovoltammetrie% und 11% des Fe / B-Legierung negativen Elektrodenmaterials DF, C die zyklische voltammetrische Kurve von Fig Elemente B ist, kann das Material aus der Figur zu sehen ist. Reduktionspeaks erscheint in der Nähe von 0 V, auf einen Reaktions entsprechende LiXB, Stromspitze während des ersten Lithiuminsertion in der Elektrolytlösung bilden 0.5-0.75V hauptsächlich reduzierten tritt den SEI-Film zu bilden, in einem nachfolgenden Zyklus verschwunden.
Pulver B und B unten zeigen den Gehalt von 1-7% B / Fe-Legierung der negativen Elektrode bei unterschiedlichen Zyklen in den Lade- und Entladekurven, aus Figur reinem B mit der negativen Elektrode im Vergleich zu sehen ist, die negative Elektrode B / Fe-Legierung deutlich verbesserter Kapazitäts Dies ist vor allem, weil das Element B in Fe-Phase verteilt ist, erheblich die Diffusionsstrecke von Li +, Fe-Phase verkürzen, während eine gute leitfähiges Netzwerk bereitstellt, verbessert sich die kinetischen Bedingungen von Lithium, und mit dem konstanten Zyklus als Element B Lithium Volumenausdehnung erfolgt, wird weiter die Dispersion der Phase B Elemente erleichtern Fe, damit die negative Elektrode B / Fe-Legierung als die Zyklusfähigkeit zu verbessern, wird fortgesetzt. Es sollte beachtet werden, dass, obwohl Referenzelemente B B / Fe-Legierung der negativen Elektrode Kapazitätsverhältnis ist hoch, aber wenn wir Fe Qualitätselemente berücksichtigt werden, die Gesamtkapazität des Materials ist sehr gering (100mAh / g, und erfordert auch den Aktivierungsprozess für eine lange Zeit), so gibt es keinen praktischen Wert Um dieses Problem zu lösen, wandte sich der Autor dem B2O3-Material zu.
Theoretische maximale Kapazität von bis zu Elemente B 12395mAh / g, wird aber von einer großen Volumenausdehnung begleitet sein, glauben wir, daß die Metalloxidschicht im allgemeinen möglich ist, effektiv die Volumenausdehnung bei der Lithium-Einlagerungsunterdrücken, zum Beispiel kann das Material auch SnO2 Lithium unterdrückt werden, ausgestattet Volumenexpansionsprozess, die Reaktion mit Li B2O3 Gibbs freier Energie der Reaktion -489.3kJ / mol, in der Theorie, ist ein spontaner, aber sehr schlecht leitendes Material B2O3 (<10-13S/cm) , 导致B2O3无法正常嵌锂, 为了解决这一问题WujieDong设计了B2O3/ FeOx复合电极, 复合电极经过烧结后电导率提高到了1.6S/cm.
B2O3 kann aufgrund des Material, aus Fig schlechter Leitfähigkeit gesehen werden, wodurch die reversible Kapazität beträgt nur 20 mAh / g, während die irreversible Kapazität von bis Fe2O3 Material 1000 mAh / g, aber die schnelle Abnahme nach unten in einer Schleife, und nach dem Sintern B2O3 / FeOx eine Verbundelektrode Anfangskapazität von etwa 800 mAh / g, mit dem ansteigenden Zyklus nach 200 Zyklen 1500 mAh / g erreicht hat, eine Klopfdichte der Verbund und weil hoher Elektrode zu 2,12 g / cm3, und deshalb keine Energiedichte im Volumen haben Der Vorteil von Lenby.
Inzwischen B2O3 / FeOx Verbundelektrode weist auch hervorragende Eigenschaften Rate bei 0,2, 0,5, 1,0, 2,0, 5,0, und einer Stromdichte von 10 A / g reversible Kapazität bzw. 850, 810, 750, 680, 550 und 430mAh / g nach Wiederherstellung eine Stromdichte von 0,1 A / g Kapazität der kontinuierlichen Verbundelektrode erhöht wird, und schließlich auf 1500 mAh / g.
Theoretische spezifische Kapazität von bis zu Elemente B 12395mAh / g, ist ein ideales Lithiumionenbatterie negatives Elektrodenmaterial, aber wegen seiner schlechten dynamischen Bedingungen ist es schwierig, als Anodenmaterial zu verwenden, B / Fe-Legierung der negative Elektrode nur Element B unter Berücksichtigung beträgt, bis zu dessen spezifische Kapazität 10700mAh / g, aber nach dem Gewicht des Fe-Element zu berücksichtigen, die reversible Kapazität nur etwa 100mAh / g erreicht ist, wandten sich die Autoren der B2O3 / FeOx Verbundelektrode, die anfängliche reversible Kapazität von 800mAh / g, auf 1500 mAh / g die stabile reversible Kapazität von bis und in volumetrische Energiedichte daher vorteilhafte, eine hohe Klopfdichte (2,12 g / cm3) aufweist, sogar besser als die Si negative Elektrodenmaterial auf eine hohe Kapazität bekannt ist, ein sehr breite Aussichten.
