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锂离子电池的新方向:石墨烯涂层有助于提高能量密度和电池寿命

作者:易秋      发布时间:2021-04-13      浏览量:0
来自美国和韩国的科学家最近研究了高能量密

来自美国和韩国的科学家最近研究了高能量密度锂离子电池正极材料(LIBS)降解的根本原因,并制定了基于石墨烯的策略,以减少这些退化机制并改善电池性能。这项

研究是由韩国西北大学、克莱姆森大学和石宗大学的研究人员进行的。这项研究的主要作者马克·赫萨姆(Mark Hersam)说:“LIB的大部分降解机制都发生在电极表面,与电解液接触。我们试图了解这些表面的化学性质,然后制定策略,尽量减少降解。”具体来说,研究人员将表面化学表征作为一种策略,以识别和减少NCA(镍、钴、铝)纳米粒子合成过程中残留的氢氧化物和碳酸盐杂质。他们认识到,Lib正极表面首先需要经过适当的退火,即加热正纳米粒子除去表面杂质,然后通过原子层厚度的石墨烯涂层将其锁定到所需的结构。

的结果表明,用石墨烯包覆的NCA纳米粒子制备的阴极具有低阻抗、高倍率性能、高体积能和高功率密度、长循环寿命等良好的电化学性能。石墨烯涂层还起到了电极表面和电解质之间的屏障作用,从而进一步提高了电池寿命。尽管研究人员认为石墨烯涂层本身足以改善阴极材料的性能,但研究结果表明,在石墨烯涂层应用之前,对阴极材料进行预退火以优化阴极材料的表面化学性能是非常重要的。

据报道,这项研究可能对许多新兴的应用,特别是电动汽车和电网级的可再生能源,如风能和太阳能的储能很有价值。此外,虽然这项工作主要集中在富镍的Lib阴极上,但这种方法也可以推广到其他储能电极,如钠离子或镁离子电池,其中含有高表面的纳米结构材料,因此,本工作为实现基于纳米粒子的高性能、储能设备奠定了一条清晰的途径。

“我们的方法也可以用来改善LIBS中阳极的性能和相关的储能技术,最终需要同时优化阳极和阴极,以获得最佳的电池性能。”赫萨姆补充道。