リチウム・ナトリウム充電電池用の新しい鉄基混合ポリアニオンカソッド:最初の原理の計算と実験研究の組み合わせ
Hyungsub Kim1, Inchul Park, Dong-Hwa Seo
1Department of Materials Science and Engineering, Research Institute of Advanced Materials, Seoul National University, 599 Gwanak-ro, Gwanak-gu, Seoul 151-742, Republic of Korea.
Journal of the American Chemical Society
|June 7, 2012
まとめ
新しい鉄基化合物は,リチウムとナトリウムの両方の電池で高速イオン伝導と可逆電極性能を示す. これらの材料は,先進的なバッテリー電極材料として有望であることが示されています.
科学分野:
- マテリアルサイエンス 材料科学
- 電気化学 電気化学について
- 固体化学 固体化学
背景:
- 鉄基ポリアニオン化合物は,次世代のエネルギー貯蔵に不可欠です.
- 効率的なイオン輸送を持つ材料の開発は,高性能バッテリーの鍵です.
研究 の 目的:
- 新しい鉄基混合ポリアニオン化合物を合成し,特徴づけること 鉄基混合ポリアニオン化合物 Li(x) Na(4-x) Fe ((3) ((PO(4)) ((2) ((P(2) O(7)).
- リチウムイオン電池とナトリウムイオン電池の結晶構造,イオン伝導性,電気化学性能を調査する.
主な方法:
- 固体合成と結晶構造の決定.
- イオン経路と活性化障壁を分析するための第一原理計算.
- リチウムとナトリウム電池での電気化学試験.
主要な成果:
- 成功して合成されたLi (x) Na (x) 4-x (x) Fe (x) 3 (x) PO (x) 4 (x) P (x) 2 (x) O (x) 7) 化合物 (x = 0-3).
- 特定された3Dナトリウム/リチウムイオン拡散経路は,P(2) O(7) 柱によって促進されています.
- 140 mAh g(-1) (Li電池) と129 mAh g(-1) (Na電池) の容量を持つ反転電極の動作が実証されています.
- 3.4V (vs Li) と3.2V (vs Na) 周辺の赤酸化還元電位を示した.
結論:
- 新しい化合物は高速イオン伝導体であり,高電力電池の応用の可能性があります.
- これらの鉄基の電極は,高い熱安定性と小さな体積変化を提供します.
- 合成された材料は,既存の鉄基のバッテリー電極材料に対する実用的な代替品です.
