오늘날 가장 정교한, 가장 신뢰할 수있는 고밀도 에너지 저장 모드로, 모든 희망은 전기 자동차의 개발을 고정합니다. 전기 자동차, 관련 국가 부서의 발전을 촉진하기 위해 300Wh / kg 이상, 이러한 높은에 도달하는 데 필요한 에너지보다 2,020 배터리 비 에너지가 높은 니켈 원 재료와 실리콘 - 탄소 복합체 부극 재료의 고용량화에인가 될 필요가있다. 음극 재료의 용량이 현재 느리게을 향상시키는 경우에, 실리콘, 탄소 음극의 애플리케이션은 리튬 이온 전지의 에너지 밀도를 향상시키는 방법이되었다 가장 효과적이다. 그러나, 리튬 삽입 규소, 탄소 재료는 이제 첨가량 주류 실리콘 탄소 부극의 부극 용량을 증가시키기 위해 계속해서, 약 10 %이다 새의 사용을 필요로, 입상 분말 및 전극 구조의 손상을 일으키는 큰 체적 팽창을 갖 자료 시스템.
소자 B는 12395mAh / g (Li5B 형성 합금), 그러나 상태에서 리튬 원자와 반응 할 수있는 유일한 합금 원소 B 이하, 종래의 원소의 이론 용량 인 리튬과 합금을 형성 할 수있는 가벼운 원소의 하나 인 B 및 B 산화물은 리튬과 반응하기 어려운, B 원소는 따라서 더 적은 관심을 겪었다.이 문제를 해결하기 위해서, 실리케이트 WujieDong (제 1 저자)의 상하이 연구소, FuqiangHuang (대응 저자) 소자 B 시도 철은 철 / B 합금의 도전 네트워크의 형성에 분산 (B 실제로 합금 원소 일반적인 강철이고, 입자 크기, 철근 인성 세분화), B는 다른 재료와 같은 음극의 첨가량 (중량 만 소자 B를 고려) 10700mAh / g까지의 최대 용량은 250 사이클 후 WujieDong B2O3 / FeOx 복합 전극, 800mAh / g (0.1A / g)까지 전극 초기 용량의 실용성을 향상 시키도록 설계 / 1500mAh로 / g, 전시 양호한 속도 성능, 최대 0.5A의 안정 용량을 1250mAh / g / g의 전류 밀도, 1200MAH / g까지 1A / g의 전류 밀도에서 안정한 용량 2A에서 위 최대 800 mAh / g의 전류 밀도에서 g의 안정적인 용량, 더욱 중요한 사실은이 물질의 흑연 밀도가 2.12 g / cm2로 흑연의 거의 두 배에 해당하는 이상적인 리튬 이온 배터리 음극 재료입니다.
WujieDong 철 원소 분말 B 분말과에 일정 비율 (1-11 %)을 첨가하여 다음 Fe2B 및 Fe 합금, 고 에너지 연성 분쇄하여 합금 음극 재료를 함유하는 부극 재료를 제조하기위한 열처리를 사용하여 고상 반응으로, 입자 크기를 감소시킨다. 단 92mAh / g의도 순수한 분말 초기 방전 용량에서 본 순수 순환 적 그래프의 곡선 B 합금 분말 및 분말 철 1 % B, 그리고 B를 200 사이클 6mAh 감소 후에 / g (0.1A / g, 3V-0.01V)은, 부극 재료로서 사용할 수없는 순수한 분말 B의 낮은 활성을 보였다 철 1 % B의 합금 분말 재료의 초기 용량은 30mAh / g, 순수한 B 재료 부근 그러나, 재료의 용량은 가역 용량 107mAh / g이 증가된다 사이클, 사이클 1400 회에서 지속적으로 증가하고, 상기 B에 닫기 만 요소 B 최대 10700mAh 행 / g의 가역 용량을 고려한 콘텐츠 이론 용량 소자.
도에 도시 한 바와 같이 B의 함량은 1 %이다. 7 순환 전압 전류 % 및 철 / B 합금 음극 재료 DF의 11 %는, C는, 재료도로부터 알 수있는도 소자 B의 사이 클릭 볼타 모 그램이다. 후속 사이클 사라진 감소 피크는 LiXB 상기 SEI 막을 형성하는 주로 감소 발생 0.5-0.75V 전해질 용액 제, 리튬 삽입시 전류 피크를 형성하는 반응에 대응하는 0V 부근에서 나타난다.
음극에 비해 분말 B 및 B 아래의 충 방전 곡선이 서로 다른 사이클에서 1-7 %의 B / Fe 합금 부극의 내용을 나타내고,도 순수한 B로부터 알 수있는 부극 B / 철 합금 크게 향상된 능력 이 소자 B가 양호한 도전 네트워크를 제공하면서 크게 리튬 이온의 확산 거리가 Fe 상을 단축 철 상에 분산되어 있기 때문에, 주로 리튬의 운동 상태를 향상시키고, 원소 B로서 일정주기 리튬 체적 팽창은 상기 사이클 용량이 지속적으로 향상하므로 철, 따라서 음극 B / Fe 합금 상 B 원소의 분산을 용이하게 발생한다. 그것은 주목해야하지만 기준 소자 B의 B / Fe 합금 음극 용량 비가 높은하지만 철 품질 요소를 고려하면, 재료의 전체 용량 (100mAh / g, 또한 장시간에 활성화 과정을 필요로) 매우 낮기 때문에 실용 가치가 없다 이 문제를 해결하기 위해, 저자는 B2O3 자료를 설정하는 설정.
이론적 인 최대 업 소자 B 12395mAh / g의 용량, 그러나 큰 체적 팽창을 수반한다 우리는 금속 산화물을 효과적으로 리튬 삽입시의 체적 팽창을 억제하는 것이 일반적으로 가능하다고 판단, 예를 들면, 물질을 잘 억제 할 수 SnO2로서 리튬 끼워 체적 팽창 과정 이론 반응 리튬 B2O3 깁스 자유 에너지 -489.3kJ / 몰과 반응은 자발적으로하지만, 매우 나쁨 도전 재료 B2O3 (인<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 인해 재료도 불량한 전도성로부터 알 수있는, 따라서 가역 용량은 20mAh / g이고, 반면이 Fe2O3 재료 1000mAh의 / g까지의 비가역 용량 있지만 루프 다운 급감, 소결 B2O3 / FeOx 후 상승주기 약 800mAh / g의 복합 전극 초기 용량, 200 사이클 후, 1500mAh / g, 2.12g / cm3의 복합 때문에 높은 전극 탭 밀도에 도달하고, 따라서 부피에는 에너지 밀도가 없습니다 비교할 수없는 장점.
한편, B2O3 / FeOx 복합 전극은, 0.2에서 0.5, 1.0, 2.0, 5.0, 각각 가역 용량, 850, 810, 750, 680, 550 10A / g 및 430mAh / g의 전류 밀도가 우수한 레이트 특성을 발휘할 연속 복합 전극 0.1A / g 용량의 전류 밀도로 회복하고, 마지막 1500mAh / g으로 증가 된 후.
최대 요소 B 12395mAh 행 / g의 이론 용량 (specific capacity)은 이상적인 리튬 이온 전지 음극 재료이지만 때문에 불량한 동적 조건, 단지 요소 B를 고려하여 애노드 재료, B / Fe 합금 음극으로 사용하는 것이 곤란 중량을 기준으로, 그 특정 용량 10700mAh / g 이하, 그러나 고려 철 원소의 중량을 촬영 한 후, 가역 용량 만 100mAh / g에 대해 도달 저자는 B2O3 / FeOx 복합 전극 800mAh의 초기 가역 용량을 턴 / g, 1500mAh / g까지의 안정한 가역 용량 및 공지 고용량화에 Si를 음극 재료보다 더 높은 탭 밀도 (2.12g / cm3), 체적 에너지 밀도 때문에 더 많은 이점을 갖는 매우 광범위한 전망.
