普魯士白因其成本低、理論能量密度高已成為一種極具應用潛能的鈉離子電池正極材料。近日,中科院過程工程所綠色化工研究部研究員趙君梅團隊與中科院物理所團隊合作,提出在室溫下利用硼化鈷包覆菱形相普魯士白正極材料的新策略,用于提高其結構穩定性。相關研究成果于近日發表在Angewandte Chemie上。
菱形相普魯士白晶格結晶水少,鈉含量高,具有較高電壓和容量,是鈉離子電池正極材料的極佳選擇。但富含錳元素的普魯士白在充放電過程容易引發姜泰勒效應,最終導致材料顆粒腐蝕溶解、粒間裂紋產生、界面阻抗持續增加、體相結構嚴重退化等。在其表面引入合適的包覆層是解決這一問題的主要思路。而常規的碳包覆、金屬氧化物包覆等策略通常需要高溫燒結,這將破壞普魯士白的結構。因此,開發一種能夠在室溫下實現包覆的策略尤為重要。
硼化鈷作為一種“金屬玻璃”,不僅能夠實現對普魯士白的全包覆,而且具有良好的機械韌性,可以有效抑制其和電解液之間的副反應,減輕錳元素的溶解,對普魯士白顆粒的各向異性體積變化具有約束和緩沖作用,從而緩解粒間微裂紋的產生。此外,硼化鈷還具有混合電子和離子的雙導性,可增強普魯士白的動力學性能。
在研究中,作者通過化學濕涂層法將硼化鈷包覆在普魯士白表面,實驗結果顯示,硼化鈷包覆的普魯士白正極在10C倍率下可獲得132mAhg-1的可逆容量,而相同條件下未包覆的普魯士白可逆容量只有110mAhg-1。包覆的普魯士白在5C倍率下循環1000周,容量保持率為80%,而未包覆的樣品僅能獲得41%的容量保持率。基于正負極活性物質總質量計算,在實驗室中進行包覆的普魯士白的全電池能量密度約為310Whkg-1,已接近相同條件下磷酸鐵鋰的330Whkg-1。此外,經實驗計算,負極為硬碳的硼化鈷包覆普魯士白全電池能量成本及循環壽命成本均較低。
該工作得到了北京自然科學基金、國家自然科學基金和內蒙古科技廳項目、中國科學院戰略優先研究計劃的支持。
相關論文信息:
https://doi.org/10.1002/anie.202217761
作為全球動力電池產業大國,近期,我國依托產業實踐,在國際標準化組織(ISO)、國際電工委員會(IEC)等國際組織框架下,積極推進動力電池熱管理、退役電池回收利用等重點領域國際標準研制,為全球動力電池產......
隨著無人機、機器人、深空探測等新興應用場景的發展,人們對電池的質量、能量密度和續航能力提出了更高要求。金屬鋰,憑借極高的理論比容量被認為是下一代高比能電池負極材料的重要方向。理論上,以鋰為負極的鋰金屬......
近日,新能源圈被寧德時代的“第三代麒麟電池”引爆。第三代麒麟電池以280Wh/kg的能量密度,不僅讓續航突破1000公里大關,更將10C超充變為現實——6分鐘閃充,補能效率直逼燃油車。然而,在這場關于......
導讀您的手機電量是否“掉”得越來越快?新能源汽車的續航為何會“偷偷”縮水?這背后,不僅僅是電池老化那么簡單,更隱藏著一個電化學世界里關鍵的“容量殺手”——過渡金屬溶出。本文中,我們借助島津的EDX技術......
韓國蔚山科學技術院科學家研發出一種新型厚電極,突破了傳統電池設計中的“高容量低功率”瓶頸。與常規電極相比,新電極在保持高能量密度的同時,將電池的輸出功率提升了約75%。相關成果發表于新一期《先進能源材......
記者21日從中國科學院大連化學物理研究所獲悉,該所研究員李先鋒團隊在溴基多電子轉移液流電池新體系研究方面取得新進展。團隊成功開發出一種新型溴基兩電子轉移反應體系,實現了長壽命鋅溴液流電池的概念驗證及系......
在能源存儲技術快速發展的今天,鋰離子電池和鈉離子電池因其卓越的性能被廣泛應用于便攜式電子設備、電動汽車和大規模儲能系統中。但傳統電池材料在電池能存多少電、充電有多快、反復充電能使用多久等方面都遇到了難......
當今的電動汽車熱潮意味著將會有堆積如山的電子垃圾。盡管目前已有大量電池回收改進方案,但電動汽車電池最終仍被填埋處理。麻省理工學院的研究團隊希望通過一種新型自組裝電池材料改變現狀,這種材料在浸入簡單有機......
電動汽車、便攜式電子產品和可再生能源存儲需求的增長,使鋰成為重要的資源。隨著全球向清潔能源未來加速邁進,鋰電池回收已變得至關重要。埃迪斯科文大學(ECU)的新研究指出,開發廢舊電池作為鋰的二次來源不僅......
荷蘭開發的一種鐵空氣電池可儲存超過100小時的能量,有助于提升可再生能源的穩定供應。該電池目前已成為全球首個成功接入電網的“生銹”電池。相關研究于7月30日發表在《新科學家》上。一種通過可逆生銹過程儲......