锂离子电池的新型电极材料，容量怎么样？
来源：宝鄂实业
2019-03-03 14:30
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对电池能量密度的需求不断增加，需要具有更高容量的新型电极材料。最近，科学家们报道了一系列除了商业化石墨阳极之外的新型阳极材料，包括Si、SnO2、Fe2O3等。这些阳极材料与石墨相比具有更高的初始容量。然而，这些大容量电极在充放电过程中的体积变化是一个新问题，这将导致快速容量衰减。以往的工作主要集中在设计纳米结构材料以解决体积变化大的问题，但是纳米材料也有一些局限性，如抽头密度低，不利于实际应用。
该研究的第一作者小明说：“鉴定出的新型阳极材料CaV4O9微花显示出非常有希望和令人兴奋的特性。”研究人员发现，当用于锂离子电池时，CaV4O9微花阳极可以显示大约700mAh g-1的可逆重量容量，大约是商业石墨的两倍。当高质量负载量为4.4毫克CM-2时，它可以显示出高面积面积的2.5 MAH CM-2。更重要的是，它显示出优异的循环稳定性。研究人员展示了一个稳定的循环超过400个周期，面积容量超过1.5毫安CM-2。
质量负载和面电容是电极的重要参数。在实际应用中，高质量负载和高面积容量是必要的。然而，以往对大容量阳极的研究大多只提供极低质量负载水平（<1.0mg cm-2）下的电化学性能。在这种情况下，获得的数据，如循环稳定性和速率能力看起来非常好，非常有前景，但实际上低质量负载伴随着低面积容量远离实际应用的水平，”小明解释道。“我们在高质量负载和高面积容量下的结果表明，CaV4O9微花是一种很有前途的新型阳极材料。
美国西北大学日前发布新闻公报说，新材料是掺有铬和钒元素的锂镁氧化物，用作锂离子电池的正极可使电池容量大幅提高，并且性能稳定，不会迅速退化。
锂离子电池通常采用锂、氧和一种过渡金属的化合物为正极，其中过渡金属负责储存和释放电能，其性质决定着电池容量，目前常用的是钴。此前曾有研究发现，用镁取代钴可以提高容量、降低成
本，但电池性能退化太快，两轮充放电后就大幅下降。
西北大学研究小组在美国《科学进展》杂志上发表论文说，他们为锂镁氧化物材料建立了详细到单个原子的结构模型，分析充放电过程，发现其中的氧也会参与存储电能，因而容量较大。
研究人员随后尝试了将不同元素掺入锂镁氧化物的方案，计算各种混合物的储能效果，发现掺入铬和钒能在保持电池大容量的同时实现稳定性能。接下来他们将在实验室中检验新材料的实际表现
