充电机充电锂离子蓄电池负极材料取得新进展：层状碱式乙酸盐
2017-9-30 10:06:10 点击：
充电机充电锂离子蓄电池负极资料获得新进展：层状碱式乙酸盐
导读
活性物质外表的固体电解质界面(SEI)膜组分(如Li2CO3、LiOH、LiAc等)在过渡金属的催化作用下会发作可逆分化与生成，然后完成更多锂离子和电子的开释和贮存。
近年来，充电机充电锂离子蓄电池广泛使用于便携式电子设备、电动汽车以及储能电站等范畴。但是,以石墨为负极资料的商用充电机充电锂离子蓄电池已不能满意人们对高能量密度、长循环寿命和快速充放电的需求。因而，开发新型的负极资料来替代传统石墨资料成为当时该范畴研讨的要点。
转化储锂机制显现过渡金属氧化物的理论容量在700~1000 mAh g-1之间，而实践测验中大多数过渡金属氧化物会出现可逆容量大于理论容量的“超容量”现象。研讨发现，活性物质外表的固体电解质界面(SEI)膜组分(如Li2CO3、LiOH、LiAc等)在过渡金属的催化作用下会发作可逆分化与生成，然后完成更多锂离子和电子的开释和贮存。依据转化机制，层状碱式乙酸钴(LHCA)经放电嵌锂后会转变为Co纳米晶、LiOH和LiAc，这与上述SEI膜的组分很类似。这意味着LHCA可能会供给远高于转化机制的容量，即LiOH和LiAc在Co纳米晶的催化作用下会供给额定容量。受此启示，浙江工业大学和南开大学研讨小组对LHCA进行了纳米化和复合化，并对其储锂行为进行了深入研讨。
研讨小组经过一种简略的溶剂热法制备了超薄的LHCA纳米片，使纳米片以面临面的方法负载在石墨烯外表。LHCA/石墨烯复合资料展现出超高的容量、优异的循环稳定性和倍率功能。在1 A？g-1的电流密度下循环200周后，其可逆容量约为1050 mAh？g-1，在4 A？g-1的电流密度下循环300周后，可逆容量仍可保持在780 mAh？g-1，远高于依据转化机理计算出的理论容量(约460 mAh？g-1)。作者还经过傅里叶变换红外光谱证明了乙酸根和乙醛在循环过程中的彼此转化，并提出了触及Co纳米颗粒电化学催化转化-OH基团来完成储锂的新机制。
层状碱式盐是一个大家族，本工刁难LHCA储锂功能的研讨为这类资料用于储能打开了一扇窗。此外，规矩描摹的纳米层状碱式盐及其复合资料的成功制备也拓宽了对该资料描摹的知道以及潜在的使用空间(尤其是在储能、磁性和离子交换等范畴)。更重要的是，研讨成果为规划和开发下一代储能资料供给了新的思路，一起有助于我们进一步了解SEI膜组分(特别是LiOH和LiAc)对储锂的贡献。
导读
活性物质外表的固体电解质界面(SEI)膜组分(如Li2CO3、LiOH、LiAc等)在过渡金属的催化作用下会发作可逆分化与生成，然后完成更多锂离子和电子的开释和贮存。
近年来，充电机充电锂离子蓄电池广泛使用于便携式电子设备、电动汽车以及储能电站等范畴。但是,以石墨为负极资料的商用充电机充电锂离子蓄电池已不能满意人们对高能量密度、长循环寿命和快速充放电的需求。因而，开发新型的负极资料来替代传统石墨资料成为当时该范畴研讨的要点。
转化储锂机制显现过渡金属氧化物的理论容量在700~1000 mAh g-1之间，而实践测验中大多数过渡金属氧化物会出现可逆容量大于理论容量的“超容量”现象。研讨发现，活性物质外表的固体电解质界面(SEI)膜组分(如Li2CO3、LiOH、LiAc等)在过渡金属的催化作用下会发作可逆分化与生成，然后完成更多锂离子和电子的开释和贮存。依据转化机制，层状碱式乙酸钴(LHCA)经放电嵌锂后会转变为Co纳米晶、LiOH和LiAc，这与上述SEI膜的组分很类似。这意味着LHCA可能会供给远高于转化机制的容量，即LiOH和LiAc在Co纳米晶的催化作用下会供给额定容量。受此启示，浙江工业大学和南开大学研讨小组对LHCA进行了纳米化和复合化，并对其储锂行为进行了深入研讨。
研讨小组经过一种简略的溶剂热法制备了超薄的LHCA纳米片，使纳米片以面临面的方法负载在石墨烯外表。LHCA/石墨烯复合资料展现出超高的容量、优异的循环稳定性和倍率功能。在1 A？g-1的电流密度下循环200周后，其可逆容量约为1050 mAh？g-1，在4 A？g-1的电流密度下循环300周后，可逆容量仍可保持在780 mAh？g-1，远高于依据转化机理计算出的理论容量(约460 mAh？g-1)。作者还经过傅里叶变换红外光谱证明了乙酸根和乙醛在循环过程中的彼此转化，并提出了触及Co纳米颗粒电化学催化转化-OH基团来完成储锂的新机制。
层状碱式盐是一个大家族，本工刁难LHCA储锂功能的研讨为这类资料用于储能打开了一扇窗。此外，规矩描摹的纳米层状碱式盐及其复合资料的成功制备也拓宽了对该资料描摹的知道以及潜在的使用空间(尤其是在储能、磁性和离子交换等范畴)。更重要的是，研讨成果为规划和开发下一代储能资料供给了新的思路，一起有助于我们进一步了解SEI膜组分(特别是LiOH和LiAc)对储锂的贡献。
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