山東埃爾派 | 點擊量:0次 | 2021-01-24
鋰離子電池的關(guān)鍵材料和能量密度分析
最近,相關(guān)研究團(tuán)隊提出了一種基于表面納米精度的限域相變提升電極材料穩(wěn)定性的機(jī)制:基于可控的表面高溫固相反應(yīng),引入鋅離子促進(jìn)鎳錳酸鋰的表面尖晶石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轭悗r鹽相、層狀相兩者的復(fù)合構(gòu)型,精確調(diào)控兩相比例,在不犧牲材料電化學(xué)活性的前提下提升了材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。這種特殊的表面相態(tài)調(diào)控機(jī)制能夠克服常規(guī)表面惰性包覆方式對電荷傳輸?shù)膿p害,為基于電極材料自身表面化學(xué)特性調(diào)控,獲得兼具高容量、高穩(wěn)定性的關(guān)鍵電極材料供應(yīng)了新的手段和機(jī)制,相關(guān)工作發(fā)表在(J.Am.Chem.Soc.2019,141,4900-4907)。
為何大家會談氫色變
其實燃料動力電池汽車并不是氫第一次使用在人類的交通工具上,早在上世紀(jì)四十年代,德國人就在巨型客運(yùn)飛艇上使用了氫氣,但氫氣在那時并非作為燃料,而是填充在整個飛艇中充當(dāng)浮升氣體而存在。著名的興登堡號飛艇,是人類歷史上生產(chǎn)的最長的飛行器,它的存在曾經(jīng)是當(dāng)時德國的驕傲,并且在1936年柏林奧運(yùn)會上投入到宣傳活動中。
研究人員證明了使用靜電紡絲技術(shù)制造嵌入MOF顆粒作為有效陰離子吸附劑的復(fù)合材料隔膜。電解質(zhì)中的陰離子與MOF顆粒的OMS的絡(luò)合改善了tLi+和Li+電導(dǎo)率。同時,多孔的復(fù)合隔膜減少了電解質(zhì)的分解并促進(jìn)了電極表面的動力學(xué)反應(yīng),在電解質(zhì)和電極之間出現(xiàn)了更穩(wěn)定的界面。這種復(fù)合隔膜的應(yīng)用可以顯著改善電池性能并延長電池的循環(huán)壽命,從而為設(shè)計下一代的鋰離子電池供應(yīng)新的策略。在傳統(tǒng)鋰離子電池中應(yīng)用這種復(fù)合隔膜可顯著提高倍率性能和循環(huán)壽命,為高性能鋰離子電池供應(yīng)了新的前景。
鋰離子電池中的隔膜被用作電解質(zhì)的儲存器,具有控制離子傳輸?shù)挠猛静@著影響著電池性能。聚合物隔膜(聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)),因具有優(yōu)異的電化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能,通常被用作鋰離子電池的隔膜。已有大量研究工作致力于供應(yīng)具有各種功能的隔膜,使其可以抑制鋰枝晶上升,減輕多硫化物的分解,或改善隔膜的熱穩(wěn)定性。例如,含有親水聚合物或有序納米級結(jié)構(gòu)的隔膜可被用于改善電解質(zhì)吸附性并減少枝晶的形成。石墨烯和金屬氧化物也被涂在隔膜上用于減輕了多硫化物在鋰-硫電池中的穿梭效應(yīng)。諸如羥基磷灰石和聚酰亞胺等耐火材料也被用于解決可燃性問題。諸如SiO2,Al2O3和ZrO2的陶瓷顆粒也被摻入聚烯烴隔膜中,用于改善電解質(zhì)的潤濕性和隔膜的熱穩(wěn)定性以及機(jī)械性能。然而,這種功能化隔膜仍然缺乏調(diào)控離子傳輸過程的能力,仍表現(xiàn)出較低的的tLi+。盡管有部分報道例如磺化共聚物與隔膜結(jié)合用以改善tLi+,但是這種隔膜通常受隔膜中低鋰離子濃度的限制,從而表現(xiàn)出較低的鋰離子傳導(dǎo)性。
陶瓷內(nèi)襯氣流粉碎機(jī)主要由進(jìn)料裝置、粉碎室、出料口、蒸汽分配管和噴嘴組成。進(jìn)料噴嘴和粉碎噴嘴的材質(zhì)為高強(qiáng)度耐磨耐高溫專用合金做成,噴嘴結(jié)構(gòu)為超音速設(shè)計;其余過流部件內(nèi)襯為高強(qiáng)度耐磨耐高溫工程陶瓷制造,其中進(jìn)料文丘里管、陶中圈、出料口內(nèi)襯、陶上蓋和陶下蓋為高強(qiáng)度反應(yīng)燒結(jié)碳化硅材質(zhì);蒸汽分配管和主機(jī)外套等零件均采用不銹鋼制造并拋光,整機(jī)外形美觀緊湊。陶瓷內(nèi)襯氣流粉碎機(jī)可與氣流分級機(jī)配套使用,它是根據(jù)物料的物理特性和成品純度要求,在設(shè)備內(nèi)部襯陶瓷片,增加耐磨性,減小物料對設(shè)備的沖擊,增加設(shè)備的使用壽命,并控制物料在粉碎分級過程中的鐵含量。成功解決了電池材料粘附性、做不細(xì)、分級不等一系列問題。
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