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動(dòng)力電池新型高熵儲能材料的研發(fā)

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:688次  |  2019年06月04日  

據(jù)外媒報(bào)道,德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院(KIT)研究人員提出一種適合儲能應(yīng)用的新型高熵材料。他們在論文中表示,以最近設(shè)計(jì)的多陽離子過渡金屬基高熵氧化物為前提,LiF或NaCl為反應(yīng)物,用簡易機(jī)械化學(xué)方法,制備多陰離子和多陽離子化合物,從而生成鋰化或鈉化材料。

含鋰的熵穩(wěn)定氟氧基化合物,可用作正極活性材料,該材料與傳統(tǒng)(非熵穩(wěn)定)氟氧化合物不同,前者受益于熵穩(wěn)定表現(xiàn)出更強(qiáng)的鋰儲存性能,提升循環(huán)性能。熵穩(wěn)定的概念也適用于具有巖石鹽結(jié)構(gòu)的含鈉氯氧化物,從而為開發(fā)后鋰電池技術(shù)鋪平道路。

在眾多不同應(yīng)用領(lǐng)域中,高熵材料(HEM)因其特殊的性質(zhì),獲得廣泛關(guān)注。HEM以引入高構(gòu)型熵來穩(wěn)定單相結(jié)構(gòu)為前提。目前已經(jīng)合成并公開的大量高熵化合物,包括碳化物、二硼化物、氮化物、硫系化合物和氧化物,在熱電、電介質(zhì)和鋰離子電池等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。而最近出現(xiàn)的高熵材料,名為高熵氧化物(HEO),是由美國ChristinaM.Rost等人在2015年首次提出。

然而,目前為止,還沒有關(guān)于含有多個(gè)陰離子的HEM化合物的文獻(xiàn)報(bào)道。穩(wěn)定的高構(gòu)型熵效應(yīng)僅由晶體結(jié)構(gòu)中的陽離子引起,因?yàn)殛庪x子位點(diǎn)的貢獻(xiàn)為零。因此,具有明顯熵穩(wěn)定跡象的多陰離子和多陽離子單相結(jié)構(gòu)物質(zhì)的制備具有重要意義,特別是考慮到構(gòu)型熵增益將比過渡金屬基HEO體系更大。


熵穩(wěn)定能顯著提高循環(huán)性能。此外,這種方法可以減少電池正極中有毒和昂貴元素,同時(shí)不明顯影響能量密度。綜上所述,多陰離子和多陽離子高熵化合物的概念,將帶來前所未有的新型儲能材料。

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