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中科大研发高能量密度Cr2O5正极材料

发布时间:2021-07-11 人气:

本文摘要:如何提升锂离子电池的能量密度仍然是锂离子电池研究的核心内容,尤其是负极材料方面,为了提升比能量人们堪称不择手段,因此各种锂离子电池负极材料也是层出不穷,例如富锂锰,三元材料等,某些负极材料的比容量早已超过200mAh/g以上,但是这些负极材料往往都不存在着循环寿命劣和不可逆容量高等问题,因此人们根本没停下来研发新型低能量密度负极材料的步伐。

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如何提升锂离子电池的能量密度仍然是锂离子电池研究的核心内容,尤其是负极材料方面,为了提升比能量人们堪称不择手段,因此各种锂离子电池负极材料也是层出不穷,例如富锂锰,三元材料等,某些负极材料的比容量早已超过200mAh/g以上,但是这些负极材料往往都不存在着循环寿命劣和不可逆容量高等问题,因此人们根本没停下来研发新型低能量密度负极材料的步伐。  过渡性金属氧化物,例如NiO、CoO、CuO等材料,具备超高的比容量(低于500mAh/g)因此更有了普遍的注目,但是这些材料的对锂工作电压往往高于1.0V,因此不能用于负极材料,容许了其在锂离子电池上的应用于。但是近期的研究找到,一些高价态的过渡性族金属氧化物,例如VO2、V2O5和MoO3等,对锂电力可以超过2.0V以上,因此十分具备潜力应用于锂离子电池领域。  中国科学技术大学的Xu-YongFeng等人基于上述研究,对高价过渡性金属氧化物Cr2O5材料展开了研究,实验中以Cr2O3为原材料,在空气气氛下分别在350℃、375℃和400℃下焙烧2小时,然后研磨后就可取得Cr2O5材料。

  研究指出该材料的性能与提纯温度有紧密的关系,随着提纯温度的提升,材料的容量减少,但是循环性能获得了明显的提高,在400℃下取得的材料循环性能最佳,循环100次容量维持亲率平均96%,但容量略低于,为220mAh/g左右,而350℃下取得的材料容量最低,平均275mAh/g,该材料的仅次于能量密度可以超过819Wh/kg,这要低于LiCoO2材料的550Wh/kg。循环伏安扫瞄表明材料的静电电压平台在3.17V左右。  Cr2O5材料的能量转化成效率为83%,这要远高于CoO(54.6%)、RuO2(54.9%),具备很好的应用于前景。

Cr2O5材料比容量多达200mAh/g,工作电压低于3V,原材料成本便宜,能量密度低,制备工艺十分非常简单,因此在储能领域具备辽阔的应用于前景。


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