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科学家利用新型卤素转换插层化学打造高能锂离子水系电池:凤凰网电脑版

2022-01-13 

本文摘要:据外媒报导,马里兰大学的一组研究人员首次在石墨中引进卤素切换插层化学,创意研发填充电极,容量为243mAh/g(就电极总重量而言),平均值电位为4.2V,vsLi/Li+。

据外媒报导,马里兰大学的一组研究人员首次在石墨中引进卤素切换插层化学,创意研发填充电极,容量为243mAh/g(就电极总重量而言),平均值电位为4.2V,vsLi/Li+。团队人员将这一阴极与腐蚀石墨阳极结合,打造出能超过4V的锂离子水系仅有电池,能量密度为460Wh/kg,库仑效率大约为100%。更加多的研究人员开始用于“water-in-salt”电解质,能很大拓展水溶液锂离子电池的电化学窗口,超过3-4伏特,使高压阴极与较低电位石墨阳极耦合沦为有可能。然而,由于典型过渡性金属氧化物阴极的锂放入能力受限,大于200mAh/g,无法取得更高能量密度。

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部分或全部阴离子的水解还原成反应,可以让容量增高,但不具备可逆性。该电池基于负离子切换-插层机制,融合低能量密度的切换反应,具备插层的优良可逆性,提升水系电池的安全性。新的阴极化学方法具备转化成反应的高能量,以及流形定向放入的优良可逆性,因而被称作转化成-插层化学机制。

通过石墨中卤素阴离子(Br?和Cl?)的水解还原成反应,将氯气LiBr、LiCl与石墨按最佳质量之比2:1:2混合,制备一种所含等摩尔卤化锂盐(LiBr)0.5(LiCl)0.5-石墨(以下全称LBC-G)的填充电极。其中,高浓度的“water-in-bisalt”(WIBS)电解质,将部分水合LiBr/LiCl容许在液体阴极基体中。

经过水解后,Br0和Cl0序贯放入石墨基质中,作为液体石墨插层化合物(GICs)稳定下来。这种电池彻底不同于“双离子”电池。


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