関係省庁は、電気自動車の開発を促進するために、2020年の電源電池には300Wh / kg以上の高電圧が必要であると提案しています。現在の低炭素材料の増加に伴い、シリコン - 炭素アノードの適用は、リチウムイオン電池のエネルギー密度を改善する最も効果的な方法となっている。しかし、シリコンの炭素材料は、リチウムの挿入過程で膨大な体積膨張を起こし、粉砕や電極構造の損傷を引き起こすため、現在の主流の炭素炭素負極は約10％で添加されています。マテリアルシステム。
要素Bは、最大12395mAh / gの理論容量であるリチウムと合金を形成可能な最も軽い元素（合金Li5Bを形成）の一つであるが、状態のLi原子と反応することができるのみ合金化元素B、従来の元素BおよびBの酸化物は、Liと反応することが困難であり、B元素は、したがってあまり注目を受けた。この問題を解決するために、ケイWujieDong（第一著者）の上海研究所、FuqiangHuang（対応著）素子Bしようとし鉄は、Fe / B合金（Bは、実際に合金元素普通鋼であり、結晶粒径を微細化、鋼補強材の靭性）、Bとは異なるような負極材料の添加量の導電ネットワーク形成中に分散しましたWujieDong B2O3 / FeOx複合電極の実用性を向上させるように設計10700mAh / Gまでの最大容量（重量のみ元素Bを考慮して）、最大の800mAh / gの電極の初期容量（0.1A / g）を、250サイクル後/の1500mAh / gで最大、および0.5A / gの電流密度で良好な速度能力、安定アップ容量1250mAh / gで示し、1A / gの電流密度での1200mAh / gでまで安定容量、および2Aで800mAh / gまでの電流密度でのgの安定した容量は、より重要な物質のタップ密度は2.12グラム/ cm 2で、ほぼ倍黒鉛材料に到達する、理想的なリチウムイオン電池の負極材料です。
Fe2BおよびFe合金を含む負極材料を製造するために熱処理を使用して、研削高エネルギー延性を用いて合金負極材料粉末BにFe粉末に一定の割合（1-11％）を添加し、次いで固相反応方法によってWujieDong、粒子サイズを減少させる。のみ92mAh / gでの図純粋粉末初期放電容量に見られる純粋な巡回グラフの曲線B合金粉末と粉末のFe 1％Bの、及びBを、200サイクル6mAhまで低下した後に/ G（0.1A / gで、3V-0.01V）は、負極材料として使用することができない、純粋な粉末Bの低い活性を示し、鉄1％B合金粉末材料の初期容量は、30mAh / gであり、純粋なB材近接していしかし、材料の容量は、可逆容量107mAh / gに増加するサイクル、サイクル1400倍に上昇し続ける、請求Bに近い要素のみのB、最大10700mAh / gの可逆容量を考慮したコンテンツ理論容量要素。
図に示すように、B含有量は、1％である。7サイクリックボルタンメトリー％及びFe / B系合金負極材料DFの11％、Cは、材料が、図から分かるように、図要素Bのサイクリックボルタモグラムです。還元ピークが消失し、次のサイクルで、SEI膜を形成するために主に減少発生0.5-0.75V電解液中の第一のリチウム挿入時LiXB、電流ピークを形成する反応に対応し、0V付近に現れます。
負極に比べて粉末B及びBは、以下の充放電曲線における異なるサイクルで1から7パーセントのB / Fe合金負極の内容を示し、図純粋なBから分かるように、負極B /鉄合金著しく改善容量これは、要素Bは、良好な導電ネットワークを提供しながら、大幅のLi +の拡散距離、Fe相の短縮、Fe相中に分散されているため、主にリチウムの動力学的条件を改善し、素子Bのような一定の周期でリチウムの体積膨張が発生し、さらに、相B元素のFeの分散を容易にするため、サイクル容量と負極B / Fe合金は、向上し続ける。これは、/ものの基準要素B Bことに留意すべきですFe合金負極の容量比が高いが、我々のFe品質要素が考慮される場合、材料の全体的な容量が非常に低い（100mAhは/ gであり、また長時間の活性化工程を必要とする）ので、実用的な値が存在しませんこの問題を解決するために、著者はB2O3材料をオンに転じました。
理論上の最大要素までB 12395mAh / gの容量が、大きな体積膨張を伴うであろう、我々は、金属酸化物は、例えば、材料がよく嵌合のSnO2リチウムを抑制することができ、効果的にリチウム挿入時に体積膨張を抑制するために一般的に可能であると信じています体積膨張プロセスは、反応-489.3kJ /モルのリチウムB2O3ギブスの自由エネルギーとの反応は、理論的には、（自発的な、しかし非常に乏しい導電性材料のB 2 O 3であります<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.
B 2 O 3は、このように可逆容量がダウンしてループ内のFe 2 O 3材料1000mAhの/ gの最大の不可逆容量が、急速に低下しながら、焼結B2O3 / FeOx後、唯一20mAh / gであり、材料に図乏しい伝導率から分かります立ち上がりサイクルで約800mAhの/ Gの複合電極の初期容量は、200サイクル後の1500mAh / gで、2.12グラム/ cm 3での複合体と高いため、電極のタップ密度に達し、したがって容積にはエネルギー密度を有していないことLenbyの利点。
一方、B 2 O 3 / FeOx複合電極はまた、0.2で0.5、1.0、2.0、5.0、それぞれ可逆容量、850、810、750、680、550の10A / gであり、430mAh / gの電流密度を優れたレート特性を示します0.1A / gの電流密度に回復した後、複合電極の容量は上昇を続け、最終的に1500mAh / gに達する。
アップ要素B 12395mAh / gの理論比容量は、理想的なリチウムイオン電池負極材であるが、その乏しい動的条件で、それだけで要素Bを考慮したアノード材料、B / Fe合金負極として使用することは困難です重量によって、その特定の容量10700mAh / gでまでが、アカウントにFe元素の重量を取った後、可逆容量のみ100mAhは/グラム程度に達している、著者は、B2O3 / FeOx複合電極への800mAhの初期可逆容量を回しました/ gでの1500mAh / gで最大の安定した可逆容量、および既知の高容量に対するSi負極材料よりも良いため、より有利な体積エネルギー密度の高いタップ密度（2.12グラム/ cm 3で）を有する、非常に広いですアプリケーションの見通し。
