10微米级TiNb2O7用于快充离子电池的二次颗粒
Jing Fan1, Zhengxu Chen2, Chennan Liang1
1Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion, Wuhan, 430064, China.
Chemistry (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|October 24, 2023
概括
这项研究开发了碳涂层的氧化 (TiNb2O7) 二次粒子,以克服高能离子电池中的粒子间电阻. 这种新材料可以实现卓越的快速充电性能和高能量密度,用于实际应用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 氧化和 (TiNb2O7) 的理论特异容量是商业酸阳极的两倍,为离子电池带来更高的能量密度.
- TiNb2O7电极的高粒子间电阻阻碍了实际应用,特别是在快充条件下,限制了容量释放.
研究的目的:
- 制造碳涂TiNb2O7二次粒子 (SP-TiNb2O7),以减轻粒子间电阻并提高电化学性能.
- 评估新型SP-TiNb2O7的结构和电化学特性,用于高性能,快充的离子电池.
主要方法:
- 从微尺度TiNb2O7颗粒 (MP-TiNb2O7) 制造10-20μm碳涂TiNb2O7二次颗粒 (SP-TiNb2O7) 的制造.
- 材料结构的表征和电化学反应动力学的研究.
- 半电池和全电池配置的电化学测试,包括容量,速率能力和循环稳定性评估.
主要成果:
- SP-TiNb2O7表现出高结晶性,使粒子内的离子扩散和反应动力学快速.
- 在SP-TiNb2O7电极中实现了降低的粒子间电阻和高紧缩密度.
- 观察到高可逆容量 (292.7mAhg-1在0.1°C),优异的容量释放 (94.3%) 和良好的容量保留 (86%在0.5°C进行250个周期).
- 实际上5Ah LiFePO4中的TiNb2O7全电池在6C充电率下显示出高容量 (5.08Ah) 和超低容量衰变 (每周期0.0352%在1C下250个周期).
结论:
- 开发的碳涂层TiNb2O7二次粒子有效地解决了高质量负载电极中的粒子间电阻问题.
- SP-TiNb2O7表现出卓越的电化学性能,显示出实际快充离子电池的巨大潜力.
- 在大容量全电池中成功实施验证了该材料对下一代能源存储解决方案的可行性.
