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富锂锰基:固态电池下一代关键材料
1、在当前的固态电池研发中,正极材料正朝着高能量密度的方向发展,追求更高的比容量与电压特性。市面上主要的正极材料包括钴酸锂(LCO)、锰酸锂(LMO)、磷酸铁锂(LFP)以及三元正极材料(NCM和NCA)。
2、富锂锰基正极材料放电比容量达250毫安时/克以上,几乎是目前已商业化正极材料实际容量的两倍左右。同时,这种材料以较便宜的锰元素为主,贵重金属含量少,与常用的钴酸锂和镍钴锰三元系正极材料相比,不仅成本低,而且安全性好。因此,富锂锰基正极材料被视为下一代锂动力电池的理想之选。
3、该电池的实现基于独特的电池材料设计和技术创新。正极采用高克容量、长循环富锂锰基材料,负极采用复合锂金属基材料,这使得电池能量密度轻松达到400Wh/kg以上,实测能量密度更是达到720Wh/kg。
富锂锰基材料的首效低的原因
造成富锂锰基材料首周效率偏低,是由于富锂锰基层状正极材料充电至高电位时易与电解液发生一系列复杂的界面反应导致电解液分解,同时在高电位下还存在不可逆的活化过程,从而使其容量和循环性能降低。
研究背景介绍,阴/阳离子共参与的氧化还原机制造就了富锂锰基正极材料的高比容量,然而在实际使用中,结构处于亚稳态,电解液腐蚀颗粒表面,造成内忧外患。内忧指电化学作用导致不可逆氧流失和TM/Li混排加速相变和阴离子电荷环境再配位,导致低首次库伦效率和容量/电压衰减。
从钴酸锂到三元材料的改变,一是成本的考虑,大约会下降60%,镍和锰的价格,低于钴的价格,且资源相对丰富易得;二是寻求一个权衡点,三元材料中镍钴锰有着各自的作用,镍:提升容量,钴:提升循环,锰:结构稳定,保证安全。
最具潜力的十大新材料
1、石墨烯:这种超薄且坚硬的纳米材料以其卓越的导电和导热性能而著称。被视为硅的潜在替代品,石墨烯有望用于制造更小型、更高效的晶体管,从而提升计算机运行速度。此外,石墨烯的应用还扩展到了超级电容器和锂离子电池的性能提升。 碳纤维:在追求低碳经济的背景下,碳纤维产品的市场需求持续增长。
2、石墨烯:石墨烯是目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,被称为“黑金”,是“新材料之王”,在新能源、复合材料等领域有广泛应用前景。碳纤维:碳纤维具有强度大、密度低、线膨胀系数小等特性,在飞机制造、汽车、医疗器械、体育休闲等领域备受追捧。
3、十大新材料有:硅碳复合负极材料,钛酸锂,石墨烯,碳纳米管,富锂锰基正极材料,动力型镍钴锰酸锂材料,涂覆隔膜,陶瓷氧化铝,高电压电解液,水性粘结剂。
4、石墨烯是目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,被称为“黑金”、“新材料之王”。碳纤维具有强度大、密度低、线膨胀系数小等特性,因此在飞机制造等军工领域、汽车和医疗器械等工业领域,以及体育休闲领域如高尔夫球棒和自行车等方面都备受追捧。
氟化钇高温煅烧生成什么
富锂锰基正极材料。将氟化钇放在400~700℃下煅烧三小时至十小时,冷却到室温,得到氟化钇梯度掺杂的富锂锰基正极材料。氟化钇是一种化学物质,分子式是YF3,常温下为灰白色粉末或结晶。
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