充電機充電鋰離子蓄電池負極材料取得新進展：層狀堿式乙酸鹽
2017-9-30 10:06:10??????點擊：
充電機充電鋰離子蓄電池負極資料獲得新進展：層狀堿式乙酸鹽
導讀
活性物質外表的固體電解質界面(SEI)膜組分(如Li2CO3、LiOH、LiAc等)在過渡金屬的催化作用下會發作可逆分化與生成，然后完成更多鋰離子和電子的開釋和貯存。
近年來，充電機充電鋰離子蓄電池廣泛使用于便攜式電子設備、電動汽車以及儲能電站等范疇。但是,以石墨為負極資料的商用充電機充電鋰離子蓄電池已不能滿意人們對高能量密度、長循環壽命和快速充放電的需求。因而，開發新型的負極資料來替代傳統石墨資料成為當時該范疇研討的要點。
轉化儲鋰機制顯現過渡金屬氧化物的理論容量在700~1000 mAh g-1之間，而實踐測驗中大多數過渡金屬氧化物會出現可逆容量大于理論容量的“超容量”現象。研討發現，活性物質外表的固體電解質界面(SEI)膜組分(如Li2CO3、LiOH、LiAc等)在過渡金屬的催化作用下會發作可逆分化與生成，然后完成更多鋰離子和電子的開釋和貯存。依據轉化機制，層狀堿式乙酸鈷(LHCA)經放電嵌鋰后會轉變為Co納米晶、LiOH和LiAc，這與上述SEI膜的組分很類似。這意味著LHCA可能會供給遠高于轉化機制的容量，即LiOH和LiAc在Co納米晶的催化作用下會供給額定容量。受此啟示，浙江工業大學和南開大學研討小組對LHCA進行了納米化和復合化，并對其儲鋰行為進行了深入研討。
研討小組經過一種簡略的溶劑熱法制備了超薄的LHCA納米片，使納米片以面臨面的方法負載在石墨烯外表。LHCA/石墨烯復合資料展現出超高的容量、優異的循環穩定性和倍率功能。在1 A？g-1的電流密度下循環200周后，其可逆容量約為1050 mAh？g-1，在4 A？g-1的電流密度下循環300周后，可逆容量仍可保持在780 mAh？g-1，遠高于依據轉化機理計算出的理論容量(約460 mAh？g-1)。作者還經過傅里葉變換紅外光譜證明了乙酸根和乙醛在循環過程中的彼此轉化，并提出了觸及Co納米顆粒電化學催化轉化-OH基團來完成儲鋰的新機制。
層狀堿式鹽是一個大家族，本工刁難LHCA儲鋰功能的研討為這類資料用于儲能打開了一扇窗。此外，規矩描摹的納米層狀堿式鹽及其復合資料的成功制備也拓寬了對該資料描摹的知道以及潛在的使用空間(尤其是在儲能、磁性和離子交換等范疇)。更重要的是，研討成果為規劃和開發下一代儲能資料供給了新的思路，一起有助于我們進一步了解SEI膜組分(特別是LiOH和LiAc)對儲鋰的貢獻。
導讀
活性物質外表的固體電解質界面(SEI)膜組分(如Li2CO3、LiOH、LiAc等)在過渡金屬的催化作用下會發作可逆分化與生成，然后完成更多鋰離子和電子的開釋和貯存。
近年來，充電機充電鋰離子蓄電池廣泛使用于便攜式電子設備、電動汽車以及儲能電站等范疇。但是,以石墨為負極資料的商用充電機充電鋰離子蓄電池已不能滿意人們對高能量密度、長循環壽命和快速充放電的需求。因而，開發新型的負極資料來替代傳統石墨資料成為當時該范疇研討的要點。
轉化儲鋰機制顯現過渡金屬氧化物的理論容量在700~1000 mAh g-1之間，而實踐測驗中大多數過渡金屬氧化物會出現可逆容量大于理論容量的“超容量”現象。研討發現，活性物質外表的固體電解質界面(SEI)膜組分(如Li2CO3、LiOH、LiAc等)在過渡金屬的催化作用下會發作可逆分化與生成，然后完成更多鋰離子和電子的開釋和貯存。依據轉化機制，層狀堿式乙酸鈷(LHCA)經放電嵌鋰后會轉變為Co納米晶、LiOH和LiAc，這與上述SEI膜的組分很類似。這意味著LHCA可能會供給遠高于轉化機制的容量，即LiOH和LiAc在Co納米晶的催化作用下會供給額定容量。受此啟示，浙江工業大學和南開大學研討小組對LHCA進行了納米化和復合化，并對其儲鋰行為進行了深入研討。
研討小組經過一種簡略的溶劑熱法制備了超薄的LHCA納米片，使納米片以面臨面的方法負載在石墨烯外表。LHCA/石墨烯復合資料展現出超高的容量、優異的循環穩定性和倍率功能。在1 A？g-1的電流密度下循環200周后，其可逆容量約為1050 mAh？g-1，在4 A？g-1的電流密度下循環300周后，可逆容量仍可保持在780 mAh？g-1，遠高于依據轉化機理計算出的理論容量(約460 mAh？g-1)。作者還經過傅里葉變換紅外光譜證明了乙酸根和乙醛在循環過程中的彼此轉化，并提出了觸及Co納米顆粒電化學催化轉化-OH基團來完成儲鋰的新機制。
層狀堿式鹽是一個大家族，本工刁難LHCA儲鋰功能的研討為這類資料用于儲能打開了一扇窗。此外，規矩描摹的納米層狀堿式鹽及其復合資料的成功制備也拓寬了對該資料描摹的知道以及潛在的使用空間(尤其是在儲能、磁性和離子交換等范疇)。更重要的是，研討成果為規劃和開發下一代儲能資料供給了新的思路，一起有助于我們進一步了解SEI膜組分(特別是LiOH和LiAc)對儲鋰的貢獻。
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