可使鋰電池能量密度提高的新型負極材料

    隨著近年來鋰電池的飛速發(fā)展，以鋰電池為能源的產品越來越多，科研人員正在尋找改進鋰離子電池的方法。鋰離子電池是電子產品中應用最廣的。陰極材料一直是進一步提高鋰離子電池能量密度的瓶頸，在布魯克有一個科學家團隊研發(fā)出一種能夠使鋰離子電池電極能量密度增加三倍的陰極材料。這種材料提高了鋰離子電池能量密度，使得鋰電池更耐用。
 
    這種新的陰極材料是一種改性形式的三氟化鐵（FeF3），有著價格低廉的優(yōu)勢，其本身具有比傳統(tǒng)陰極材料更高的容量。通常用于鋰離子電池的材料基于插層化學，但它只傳輸單個電子，從而限制了陰極。但是，像這種FeF3的化合物可以通過轉化反應機理轉移幾個電子。
 
    科學家們通過化學替代將鈷和氧原子添加到FeF3納米棒中，解決了該化合物在轉化反應過程中產生的三個并發(fā)癥導致鋰離子電池效果不佳的問題，提高了反應速度和騎行壽命�？茖W家們操縱反應途徑，使其更具“可逆性”，用氧和鈷代替陰極材料可防止鋰破壞化學鍵并保留材料的結構。
 
    當鋰離子插入FeF3時，該材料轉化為鐵和氟化鋰，反應不是完全可逆的。但在用鈷和氧取代后，反應變得更加可逆，其實也是相當于提高了催化速率。
 
    因此，該團隊通過陰極材料發(fā)送了超亮X射線。通過分析光散射的方式，團隊可以發(fā)現(xiàn)有關材料結構的其他信息。進一步的分析表明，該團隊的化學替代促進了電化學的可逆性。
 
    研究人員還進行了破解原子尺度的反應機制的研究，這表明化學取代通過減小鐵的粒徑和穩(wěn)定巖鹽相而將反應轉變?yōu)楦叨瓤赡娴臓顟B(tài)。該研究策略可應用于其他高能轉換材料并改進其他類型的電池。