リチウムイオン電池の負極性材料の新たな進歩

近年、リチウムイオン電池は、携帯型電子機器、電気自動車、エネルギー貯蔵発電所で広く使用されています。しかし、負極にグラファイトを使用した市販のリチウムイオン電池は、高エネルギー密度、長いサイクル寿命、急速充電および放電に対する人々のニーズを満たすことができませんでした。そのため、従来の黒鉛材料に代わる新しい負極材料の開発がこの分野の研究の焦点となっています。

変換リチウム貯蔵メカニズムは、遷移金属酸化物の理論容量が700〜1000 mAhg-1であることを示しており、実際のテストでは、ほとんどの遷移金属酸化物は、理論容量よりも大きい可逆容量を持つ「超容量」現象を示します。この研究により、活物質の表面の固体電解質界面（SEI）膜成分（Li2CO3、LiOH、LiAcなど）は、遷移金属の触媒作用下で可逆的な分解と生成を受け、それによってより多くのリチウムイオンが得られることがわかりました。と電子。リリースと保管。変換メカニズムによれば、層状塩基酢酸コバルト（LHCA）は、リチウムを充填した後、Coナノ結晶、LiOH、およびLiAcに変換されます。これは、上記のSEI膜の成分と非常によく似ています。これは、LHCAが変換メカニズムよりもはるかに高い容量を提供する可能性があることを意味します。つまり、LiOHとLiAcは、Coナノ結晶の触媒作用の下で追加の容量を提供します。これに触発されて、浙江工業大学と南開大学の研究チームは、LHCAのナノ結晶化と配合を実施し、そのリチウム貯蔵挙動に関する詳細な研究を実施しました。

チームは、単純な溶媒加熱法によって極薄のLHCAナノ粒子を調製しました。これにより、ナノ粒子をグラフェンの表面に向かい合わせにロードすることができました。 LHCA /グラフェン複合材料は、高容量、優れたサイクル安定性、および倍増性能を示します。 1Aでは？ G-1の電流密度が200週間循環した後、その可逆容量は約1050mAhですか？ G-1、4A？ G-1の電流密度が300週間循環した後でも、可逆容量は780mAhに維持できますか？ G-1は、変換メカニズムに従って計算された理論容量よりもはるかに高い（約460mAh？G-1）。著者らはまた、フーリエ変換赤外分光法によるサイクルプロセス中の酢酸塩とアセトアルデヒドの相互変換を確認し、Coナノ粒子のOH基への電気化学的触媒変換を含むリチウム貯蔵の新しいメカニズムを提案しました。

層状アルカリ塩は大きな家族です。この研究におけるLHCAのリチウム貯蔵特性の研究は、エネルギー貯蔵に使用されるそのような材料の窓を開きます。さらに、通常の形態のナノ層状アルカリ塩とその複合材料の調製に成功したことで、材料の形態と潜在的な用途（特にエネルギー貯蔵、磁性、イオン交換の分野）の理解も広がりました。さらに重要なことに、この研究結果は、次世代のエネルギー貯蔵材料の設計と開発のための新しいアイデアを提供すると同時に、リチウム貯蔵に対するSEI膜コンポーネント（特にLiOHとLiAc）の貢献をさらに理解するのに役立ちます。

この成果は最近AdvancedFusionalMaterialsに掲載されました。浙江工業大学のSuliwei准教授と2016年の博士課程のHeijinpeiWanglianbangが共著者であり、浙江工業大学のZhouzhen教授と南開大学のLiGuozheng教授がコミュニケーションの著者です。

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