В качестве наиболее зрелого и надежного метода хранения энергии с высокой плотностью он возлагает все надежды на развитие электромобилей. В целях содействия развитию электромобилей соответствующие национальные ведомства предложили, чтобы аккумуляторная батарея 2020 года потребляла более 300 Вт-ч / кг, настолько высока. Конкретная энергия должна применяться к высокомарочным высоколегированным тройным материалам и кремниево-углеродным композитным анодным материалам. При текущем медленном увеличении емкости катодного материала применение кремниево-углеродных анодов стало наиболее эффективным способом повышения плотности энергии литий-ионных батарей. Однако кремниевый углеродный материал будет иметь огромное объемное расширение во время процесса интеркаляции лития, что приведет к повреждению частиц и повреждению структуры электрода. Поэтому текущий основной углерод-отрицательный электрод на основе кремния добавляется примерно на 10%. Чтобы продолжать увеличивать емкость отрицательного электрода, необходимо принять новый. Материальная система.
B является одним из самых легких элементов и может образовывать сплав с Li. Его теоретическая емкость составляет до 12395 мАч / г (образуя сплав Li5B). Однако элемент B может только сплавляться с Li в атомном состоянии. Оба оксида B и B трудно реагировать с Li, поэтому элемент B получил меньше внимания. Чтобы решить эту проблему, WujieDong (первый автор) Шанхайского института керамики, FuqiangHuang (соответствующий автор) попытался использовать элемент B Диспергируется в проводящей цепи Fe с образованием сплава Fe / B (фактически B также является обычным элементом из стального сплава, который играет роль в очистке зерен и повышении вязкости стали). В соответствии с добавленным количеством B материал анода отличается. Максимальная мощность может достигать 10700 мАч / г (только с учетом веса элемента B). Чтобы улучшить практичность, WujieDong сконструировал композитный электрод B2O3 / FeOx. Начальная мощность электрода может достигать 800 мАч / г (0,1 А / г) после 250 циклов. Увеличена до 1500 мАч / г и продемонстрирована хорошая скорость работы, стабильная емкость до 1250 мАч / г при плотности тока 0,5 А / г, стабильная емкость до 1200 мАч / г при плотности тока 1 А / г, при 2А / Устойчивая емкость g при плотности тока до 800 мАч / г, Более критически, материал имеет плотность крана 2,12 г / см2, что почти в два раза больше, чем у графита. Это идеальный материал анодного материала с литиево-ионным аккумулятором.
WujieDong подготавливает определенную пропорцию (1-11%) порошка B в порошок Fe и затем нагревает ее с помощью твердофазной реакции для получения материала отрицательного электрода, содержащего сплав Fe и Fe2B, а затем материал отрицательного электрода сплава измельчают с помощью высокоэнергетических сфероидальных чернил. Для уменьшения размера частиц частиц на следующем рисунке показана кривая цикла порошка чистого B и порошка сплава 1% B Fe. Из рисунка видно, что начальная емкость разряда чистого порошка B составляет всего 92 мАч / г, и после 200 циклов она падает до 6 мАч. / г (0,1А / г, 3 В-0,01 В), что указывает на то, что активность порошка чистого В очень низка и не может использоваться в качестве материала отрицательного электрода. Начальная емкость порошкового материала из сплава 1% B Fe составляет всего 30 мАч / г, что близко к чистому B-материалу. Тем не менее, способность материала продолжала расти в течение цикла, а его обратимая емкость увеличивалась до 107 мАч / г после 1400 циклов. Если учитывать только содержание элемента B, обратимая емкость может достигать 10700 мАч / г, что близко к В. Теоретическая емкость элемента.
Кривые циклической вольтамперометрии анодных материалов сплава Fe / B с содержанием B 1%, 7% и 11% соответственно показаны на рисунке DF. На рисунке C ниже показана циклическая вольтамперометрическая кривая элемента B. Материал можно увидеть из рисунка. Пик восстановления появляется вблизи 0 В, и соответствующей реакцией является образование LiXB. Пик тока, возникающий при 0,5-0,75 В во время первого процесса введения лития, представляет собой главным образом уменьшение электролита с образованием пленки SEI, которая исчезает в последующем цикле.
На рисунке ниже показаны кривые заряда-разряда анодов сплава B / Fe с порошком B и содержанием 1-7% B в разные периоды цикла. Из рисунка видно, что емкость анодов сплава B / Fe значительно улучшена по сравнению с чистыми B-анодами. это главным образом потому, что элемент в диспергируют в фазе Fe, значительно сократить расстояние диффузии Li +, Fe фазы, обеспечивая при этом хорошей проводящей сетке, улучшает кинетические условия лития, и при постоянном цикле в качестве элемента в расширение объема лития происходит, будет еще больше облегчить дисперсию элементов фазы B Fe, таким образом, отрицательный электрод B / Fe сплава, как емкость цикла будет продолжать улучшаться. следует отметить, что, хотя элементы ссылки B B / коэффициент отрицательной емкости электрода Fe сплава высок, но когда мы элементы качества Fe принимаются во внимание, общие пропускная способностью материала является очень низким (100mAh / г, а также требует процесса активации в течение длительного времени), так что нет никакой практической ценности Чтобы решить эту проблему, автор обратил внимание на материалы B2O3.
Теоретическая максимальная емкость до элемента Б 12395mAh / г, но будет сопровождаться огромным расширением объема, мы считаем, что оксид металла, как правило, можно эффективно подавлять увеличение объема во время введения лития, например, материал может быть также подавлен SnO2 литий установлен Объемное расширение в процессе и свободная энергия Гиббса реакции Li и B2O3 составляют -489,3 кДж / моль, что теоретически является спонтанной реакцией, но проводимость материала B2O3 крайне низок (<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 может быть видно из фиг плохой проводимости из-за материала, таким образом, обратимая емкость только 20mAh / г, в то время как необратимая емкость до Fe2O3 материала 1000mAh / г, но быстрое снижение вниз в цикле, и после спекания B2O3 / FeOx композитный электрод, начальная мощность около 800mAh / г, с ростом цикла, после 200 циклов достигли 1500mAh / г, плотность утряски композитного и из-за высокого электрода к 2,12 г / см3, и, следовательно, не имеют плотность энергии в объеме Преимущество Ленби.
В то же время композитный электрод B2O3 / FeOx также обладает отличной скоростью при плотностях тока 0,2, 0,5, 1,0, 2,0, 5,0 и 10 А / г, с обратимыми емкостями 850, 810, 750, 680, 550 и 430 мА · ч / г соответственно. После восстановления до плотности тока 0,1 А / г емкость композитного электрода продолжает расти и, наконец, достигает 1500 мАч / г.
Теоретическая удельная емкость элемента B может достигать 12395 мАч / г, что является идеальным материалом анода для ионно-литиевых батарей. Однако из-за его плохих динамических условий его трудно использовать в качестве материала отрицательного электрода. Отрицательный электрод сплава B / Fe учитывает только элемент B. Его вес, его удельная емкость может достигать 10700 мАч / г, но, учитывая вес Fe-элемента, его обратимая емкость составляет всего около 100 мАч / г, поэтому автор обратил внимание на композитный электрод B2O3 / FeOx, начальную обратимую емкость 800 мАч / г, стабильная и обратимая емкость до 1500 мАч / г и высокая плотность нагнетания (2.12 г / см3), поэтому он имеет больше преимуществ в объемной плотности энергии, даже лучше, чем материал с отрицательным электродом Si, известный высокой мощностью, он имеет очень широкий Перспективы применения.
