通过氧气兴奋剂和电解质配方使可充电碳化物电池具有前所未有的高速率和长寿命
Decheng Li1,2,3, Yifan Yu1,2,3, Chilin Li1,2,3
1State Key Laboratory of High-Performance Ceramics and Superfine Microstructure, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, 585 He Shuo Road, Shanghai, 201899, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|October 8, 2024
概括
这项研究介绍了一种可充电的碳化物 (CFx) 电池,通过氧气注和先进的电解质配方,具有特殊的速度和寿命. 这些创新使得耐用性,高能量密度的性能,定位CFx电池用于先进的可充电应用.
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:
- 传统的碳化物 (CFx) 电池主要用作初级 (非可充电) 电源.
- 现有的CFx电池技术在充电能力,速率能力和长期循环稳定性方面存在局限性.
研究的目的:
- 为了开发一个高速率,长寿命的可充电碳化物 (CFx) 电池.
- 为了克服在CFx阴极中充电过程中的Li-F键分裂和化物损失的挑战.
- 提高CFx电池的电化学性能和实际应用.
主要方法:
- 氧气兴奋剂和引入Mn2+-O催化剂,以创建一个多孔的CFx阴极结构,促进Li-F键裂变.
- 电解质修饰使用化 (TSbCl) 作为阳离子受体和CsF作为产品调节器.
- 建造一个TSbCl-盐保护接口,以管理基于Li-F的产品,并尽量减少化物损失.
主要成果:
- 实现了超过600个周期的持久可逆转化反应.
- 经过证明的超高速率性能,容量为364 mAh g-1在20 A g-1.1时.
- 获得了3.2 V的低充电平原电压,最大功率和能量密度分别为38342 W kg-1和1012 Wh kg-1.
- 在低温下表现出色的性能 (280 mAh g-1在-20 °C) 和低自放电.
结论:
- 开发的Li-CFx电池系统在可充电能源存储方面取得了突破,超越了主电池应用.
- 阴极改造和电解质工程的结合使得稳定,高性能循环.
- 这项技术在需要快速充电和高能量密度的实际应用中显示出重大前景,即使在苛刻的条件下也是如此.
