鋰離子
電池 (LIB) 是用于電氣設(shè)備或電動(dòng)汽車的可再生能源,作為下一代能源解決方案?jìng)涫荜P(guān)注。然而,目前使用的 LIB 的陽(yáng)極存在多個(gè)不足之處,從低離子導(dǎo)電性和充放電循環(huán)期間的結(jié)構(gòu)變化到低比容量,這限制了
電池的性能。
為了尋找更好的負(fù)極材料,韓國(guó)海洋大學(xué)的 Jun Kang 博士和韓國(guó)釜山國(guó)立大學(xué)研究人員設(shè)計(jì)了一種負(fù)極,由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),克服了許多現(xiàn)有的陽(yáng)極效率的障礙 (Chemical Engineering Journal, "Facile synthesis of Manganese selenide anchored in Three-Dimensional carbon nanosheet matrix with enhanced Lithium storage properties").
Kang博士解釋說(shuō):“研究專注于硒化錳(MnSe),這是一種廉價(jià)的金屬化合物,以其高導(dǎo)電性和在開(kāi)發(fā)半導(dǎo)體和超級(jí)電容器中的適用性而聞名,可作為先進(jìn) LIB 陽(yáng)極的可能候選物。”然而,MnSe 在充放電循環(huán)過(guò)程中會(huì)發(fā)生劇烈的體積變化(幾乎 160%),這不僅會(huì)降低電極的性能,還會(huì)帶來(lái)安全問(wèn)題。
為了防止這種體積變化,研究人員開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)單且低成本的工藝:他們將 MnSe 納米顆粒均勻地注入三維多孔碳納米片基質(zhì)(或 3DCNM)中。在新開(kāi)發(fā)的負(fù)極材料(稱為“MnSe ⊂ 3DCNM”)中,碳納米片支架賦予錨定的 MnSe 納米顆粒許多優(yōu)點(diǎn),例如大量的活性位點(diǎn)和與電解質(zhì)的接觸面積增加,并保護(hù)它們免受急劇的體積膨脹。
研究人員能夠合成多種 MnSe ⊂ 3DCNM 材料。其中,他們發(fā)現(xiàn)MnSe ⊂ 3DCNM-1.92 表現(xiàn)出最好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率能力。當(dāng)與全電池中的鋰錳 (III,IV) 氧化物(LiMn2O4,一種常用的陰極材料)結(jié)合時(shí),該團(tuán)隊(duì)觀察到 MnSe ⊂ 3DCNM-1.92 顯著地繼續(xù)表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能,包括優(yōu)異的鋰離子和電子傳輸動(dòng)力學(xué)。
該團(tuán)隊(duì)對(duì)他們的成就的潛在影響感到興奮。正如kang博士所解釋的那樣,“使用有益的填料支架,開(kāi)發(fā)了一種陽(yáng)極,可以提高電池性能,同時(shí)允許可逆能量存儲(chǔ)。該策略可以作為其他具有高表面積和穩(wěn)定納米結(jié)構(gòu)的過(guò)渡金屬硒化物的指南,在存儲(chǔ)系統(tǒng)、電催化和半導(dǎo)體中的應(yīng)用。”
文獻(xiàn):https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.130243
(責(zé)任編輯:子蕊)