合金负极晶体中可自发形成空心结构 提升电池稳定性

知更鸟 2020年06月24日 北京交通 625625阅读模式

大龙车务6年间为数万车主提供北京车牌托管,租赁京牌,请拨打:13522101333(微信同步)

中日科学家开发通用方法 利用POP制备燃料电池电解质

(图片来源:Georgia Tech官网)

大龙车务 长期以来,对于使用传统材料的电池来说,锂离子如何扩散进出合金负极,一直是限制电池能承载多少能量的一个因素。过多的离子流会导致负极材料膨胀,并在充放电循环中收缩,引起机械退化,缩短电池寿命。为了解决这个问题,研究人员曾经开发出空心的“蛋黄壳”纳米颗粒负极材料,可以适应由离子流引起的体积变化,但是,这种材料的制造过程非常复杂且昂贵。

,最近,佐治亚理工学院(Georgia Tech),以及苏黎世联邦理工学院(ETH Zürich)和橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)的研究人员发现,足够小的锑纳米晶体,在锂迁移时可以自发形成均匀的空隙,并在循环过程中可逆化填充和空出,允许更多的离子流过,而且不损害负极。

研究人员Matthew McDowell表示:“人们对空心纳米材料进行研究已经有一段时间了。这种材料可以提升高能量密度电池的寿命和稳定性,被视为一种很有前途的选项。目前的问题是,直接大规模合成这种中空纳米结构材料并进行商业化,具有挑战性,而且成本较高。我们的发现可以提供更加简单易行的过程,并在一定程度上提高材料性能,接近专门设计的空心结构。”

研究人员使用高分辨率电子显微镜,直接观察电池在纳米尺度上的反应。该团队还利用模型建立了一个理论框架,探讨在电池的锂迁移过程中,纳米颗粒为什么会自发地形成空隙,而不产生收缩。

在电池循环过程中形成可逆化填充空心粒子的能力,只出现在直径小于30纳米的镀氧化物锑纳米晶体中。研究团队发现,这种行为源于一种具有弹性的天然氧化层。在锂离子流入负极的锂化过程时,该氧化层会发生初始膨胀,但是不会出现机械性收缩,因为在离子移出过程中,锑会形成空洞,这一过程被称为脱锂。这一发现颇令人惊奇,因为早期的相关材料研究集中于较大的粒子。这些粒子会发生膨胀和收缩,而不是形成中空结构。

由于锑相对昂贵,目前还未应用于商用电池电极。但是,McDowell相信,一些成本较低的材料,也可以发生自发的空心化现象,比如锡。接下来,研究人员将对其它材料进行测试,并探寻商业化推广路径。Matthew McDowell称:“测试其他材料,看看它们是否会发生类似的中空机制,有助于扩大可用于电池的材料范围。我们制作的小型测试电池具有良好的充放电性能,所以,我们打算在更大的电池中进一步评估相关材料。”

虽然成本较高,但是自中空锑纳米晶体(self-hollowing antimony nanocrystals)还可以应用于钠离子和钾离子电池。这两种新兴电池体系有待进一步研究。

马斯克致信特斯拉员工:全力以赴争取好结果

weinxin
版权声明
本站原创文章转载请注明文章出处及链接,谢谢合作!
比亚迪三月第二次获得新能源汽车补贴 北京交通

比亚迪三月第二次获得新能源汽车补贴

比亚迪有限公司3月10日表示,西安市财政局将向其子公司比亚迪汽车有限公司分配2018年中央政府用于新能源汽车推广的补贴人民币1,983,510,000元。已支付10亿元。 这是比亚迪三月份第二次获得此类补贴。3...
北京恢复北京车牌限号、限行了吗 北京交通

北京恢复北京车牌限号、限行了吗

截止2012年2月11日,北京机动车尾号限行仍然未回复,单双号车牌继续不限行。2月10日起北京车牌车辆部分返京,但上路北京车辆数量有限。何时恢复北京车牌限行、限号,要等待北京市交通委员会进一步通知。 详细通...
2020年北京租车牌价格 北京交通

2020年北京租车牌价格

受到去年推出的政策,外埠车辆进京受到限制影响,所以导致在很多北京工作或者是生活的人来说,也就更想租一个车牌解决他们的刚需,才能给他们带来更多的帮助,由此也就导致了整个价格在不断的上涨。2020年北京租车牌价格则对...
京牌租赁三年多少钱,需要选择专业的平台 北京交通

京牌租赁三年多少钱,需要选择专业的平台

其实京牌租赁的价格是在不断变化的,要根据市场需求进行调整的,用户在选择的过程中需要了解整个行情的变化,京牌租赁三年多少钱备受用户的关注,现在市面上出现了很多的机构中介进行服务,用户需要全面了解它的专业化服务水平,...