新高熵儲能材料推動鋰電池發(fā)展
來源：寶鄂實業(yè)
2020-02-27 12:27
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據外媒報道，德國卡爾斯魯厄理工學院(KIT)的研究人員提出了一種適用于能量存儲的新型高熵數據。在他們的論文中，他們報道了用一種簡單的機械化學方法制備聚陰離子和聚陽離子化合物，該方法使用了最近設計的以多陽離子過渡金屬為基礎的高熵氧化物為前驅物，以LiF或NaCl為反應物，并生成了鋰或鈉化數據。
鋰熵安全氟氧化合物(Lix (Co0.2 Cu0.2 Mg0.2 Ni0.2 Zn0.2 OFx))，作業(yè)電位3.4 V vs Li + / Li，可作為正活性材料。與傳統(tǒng)的(非熵穩(wěn)定的)氟化合物不同，這種新的數據得益于熵穩(wěn)定，顯示出更強的鋰存儲功能，以一種前所未有的方式修改組件來改善循環(huán)。熵穩(wěn)定概念同樣適用于具有巖鹽結構的氯化鈉氧化物，為后鋰電池技術的發(fā)展鋪平了道路。
在許多不同的應用中，高熵數據因其新穎、出人意料和前所未有的特點而受到廣泛的關注。HEM是以引入高構型熵來穩(wěn)定單相結構為前提的。許多高熵化合物已被合成和公開，包括碳化物、二硼化物、氮化物、硫化物和氧化物，它們廣泛應用于熱電、介電和鋰離子電池。最近提出的高熵數據稱為高熵氧化物(high entropy oxide, HEO)，由美國Christina m. ost等人于2015年首次提出。
但是，還沒有關于HEM化合物中含有多種陰離子的報道。穩(wěn)定的高構型熵效應僅由晶體結構中的陽離子引起，因為陰離子位點的貢獻為零。因此，制備具有顯著熵穩(wěn)定性的多陰離子和多陽離子單相結構具有重要意義，特別是考慮到構型熵增益將大于過渡金屬基HEO體系。KIT的論文首次報道了聚陰離子和多陽離子高熵鹵化氧及其在電化學儲能中的應用。
研究人員使用一種多陽離子過渡金屬HEO(即只有氧離子占據陰離子位點)作為前驅體，引入額外的鹵素離子(X)和堿金屬離子來產生一種多陰離子，多陽離子巖鹽化合物(HEOX)。一價氟被引入到二價氧占據的HEO陰離子晶格中，通過參與陽離子晶格中的一價鋰(或鈉)來補償電荷。由于氟離子半徑和氧離子半徑相似，這種替代在單相巖鹽結構中不會引起顯著的應變。
通過在一個單一的熵穩(wěn)定的多聚陽離子化合物中添加多個陰離子，研究人員首次發(fā)現，當它們附著在單相巖鹽結構中時，不僅陽離子發(fā)生了變化，陰離子也發(fā)生了變化。這些化合物構成了一類新的熵穩(wěn)定數據，陰離子晶格促進構型熵的形成，進而獲得額外的結構穩(wěn)定性增益。該方法成功地合成了具有巖鹽結構的氟正極的活性數據，適用于下一代鋰離子電池。
值得一提的是，熵穩(wěn)定性可以顯著改善循環(huán)函數。此外，這種方法可以減少電池陽極中有毒和昂貴的元素，同時又不會顯著影響能量密度。綜上所述，多陰離子和多陽離子高熵化合物的概念將帶來前所未有的新型儲能數據。
