可使鋰電池能量密度提高的新型負極材料

    隨著近年來鋰電池的飛速發展，以鋰電池為能源的產品越來越多，科研人員正在尋找改進鋰離子電池的方法。鋰離子電池是電子產品中應用最廣的。陰極材料一直是進一步提高鋰離子電池能量密度的瓶頸，在布魯克有一個科學家團隊研發出一種能夠使鋰離子電池電極能量密度增加三倍的陰極材料。這種材料提高了鋰離子電池能量密度，使得鋰電池更耐用。
 
    這種新的陰極材料是一種改性形式的三氟化鐵（FeF3），有著價格低廉的優勢，其本身具有比傳統陰極材料更高的容量。通常用于鋰離子電池的材料基于插層化學，但它只傳輸單個電子，從而限制了陰極。但是，像這種FeF3的化合物可以通過轉化反應機理轉移幾個電子。
 
    科學家們通過化學替代將鈷和氧原子添加到FeF3納米棒中，解決了該化合物在轉化反應過程中產生的三個并發癥導致鋰離子電池效果不佳的問題，提高了反應速度和騎行壽命。科學家們操縱反應途徑，使其更具“可逆性”，用氧和鈷代替陰極材料可防止鋰破壞化學鍵并保留材料的結構。
 
    當鋰離子插入FeF3時，該材料轉化為鐵和氟化鋰，反應不是完全可逆的。但在用鈷和氧取代后，反應變得更加可逆，其實也是相當于提高了催化速率。
 
    因此，該團隊通過陰極材料發送了超亮X射線。通過分析光散射的方式，團隊可以發現有關材料結構的其他信息。進一步的分析表明，該團隊的化學替代促進了電化學的可逆性。
 
    研究人員還進行了破解原子尺度的反應機制的研究，這表明化學取代通過減小鐵的粒徑和穩定巖鹽相而將反應轉變為高度可逆的狀態。該研究策略可應用于其他高能轉換材料并改進其他類型的電池。