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研究人員開發緩解正極降解的策略 提升鋰離子電池性能

發布時間:2020-07-07 14:25:00 瀏覽:42次 責任編輯:惠州市凱業盛能源有限公司

  作為電動汽車和消費電子產品等可再生應用的高性能電源,鋰離子電池(LIB)需要能提供高能量密度、而不影響電池壽命的電極。據外媒報道,美國西北大學(Northwestern University)等機構的研究人員探討高能量密度LIB電池正極材料發生降解的根源,并開發緩解降解機制的策略,以提升LIB電池性能。

  此項研究可能對許多新興應用有價值,特別是電動汽車和可再生能源(如風能和太陽能)電網級儲能應用。

  研究人員Mark Hersam表示:“LIB電池的降解機制大部分發生在與電解液接觸的電極表面。我們嘗試了解這些表面上發生的化學反應,然后制定策略,以將降解程度降至最低?!?/p>

  研究人員利用表面化學特征,來識別和減少在NCA(鎳、鈷、鋁)納米顆粒合成過程中殘留的氫氧化物和碳酸鹽雜質。他們發現,制備LIB正極表面時,首先需要使其經過適當退火,將正極納米顆粒加熱以去除表面雜質,然后通過原子厚度石墨烯涂層,將其鎖定至理想結構。

  在LIB電池中,用帶石墨烯涂層的NCA納米粒子制成的正極,表現出優異的電化學性能,包括低阻抗、高倍率性能、高體積能和功率密度,以及持久的循環壽命。在電極表面和電解液之間,石墨烯涂層還能起到屏障作用,從而進一步提高電池壽命。

  研究人員認為,單獨使用石墨烯涂層就足以提高性能。然而結果顯示,在應用石墨烯涂層之前,對正極材料進行預退火以優化其表面化學性能,具有重要意義。

  目前這項工作主要集中在富鎳LIB正極上。該方法也可以推廣至其他類型的儲能電極,如鈉離子或鎂離子電池,其中含有高比表面積納米結構材料,將為開發基于納米顆粒的高性能儲能設備鋪平道路。






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