un nouveau type de matériau d'anode avec charge rapide, sécurité élevée et densité d'énergie élevée, nouvel espoir pour la batterie au lithium

Actuellement, dans la plupart des lithium-ion batteries (LIB), deux types de matériaux actifs d'électrode négative sont généralement Un, le plus courant est batterie graphite , qui a une haute densité d'énergie. LIB équipé avec Les électrodes négatives en graphite peuvent être utilisées pour que les voitures parcourent des centaines de kilomètres sans charge. Cependant, pendant le processus de charge rapide, le lithium métal est susceptible de déposer des dendrites de lithium sur le côté de l'électrode négative, présente des risques de sécurité Seconde,lithium titanate , une alternative plus sûre, peut atteindre une charge rapide, mais entraîne généralement une baisse significative de la densité d'énergie.

chiffre 1: courbe de tension et caractérisation de la structure de l'original et lithié DRS

【 introduction aux réalisations 】

Récemment, le professeur ping Liu et professeur Shyue ping Ong de l'université de Californie, San Diego, professeur Huolin Xin de l'université de Californie Irvine, et chercheur Jun lu de laboratoire national d'argonne (correspondant auteur) découvert un nouveau type de matériau d'anode.

Ceci matériau permet lithium-ion rechargées en toute sécurité des milliers de fois en minutes. Plus précisément, les chercheurs ont signalé un oxyde de sel gemme désordonné Li3 + xV2O5 (DRS-Li3 + xV2O5), qui peut faire circuler de manière réversible deux ions lithium à une tension de 0,6V. comparé à graphite (0,1 V), il a une tension plus élevée et peut efficacement éviter les dendrites de lithium causées par une charge rapide.

de plus, comparé à la charge rapide disponible dans le commerce lithium titanate (Li4Ti5O12, 1,5 V), Li3 + xV2O5 a une tension plus faible, une capacité spécifique plus élevée et une densité d'énergie plus élevée quand formant une batterie pleine Par conséquent, this nouveau type d'anode de sel gemme désordonnée Li3 + xV2O5 est au milieu position: c'est plus sûr que graphite, et la densité d'énergie de la batterie composée est d'au moins 71 % supérieur que celle de Li4Ti5O12. plus important encore, après avoir utilisé le Li3V2O5 matériau de l'anode, la décroissance de capacité est négligeable après 1000 cycles. non seulement cela, il a également d'excellentes performances de taux, qui peut atteindre 40 % capacité en 20 secondes.

combiné avec premiers principes calculs, ceci travail révèle que le chemin de conduction optimal des ions lithium pendant le processus d'insertion du lithium de Li3 + xV2O5 va changer en raison de la redistribution du lithium, qui explique également pourquoi le matériau a des caractéristiques de conduction lithium-ion rapide et un potentiel de cycle moyen plus faible. des résultats de recherche connexes ont été publiés sur la nature avec le titre "A anode désordonnée de sel gemme pour lithium-ion batteries à charge rapide". Le premiers auteurs de ce article sont Haodong Liu et Zhuoying Zhu.