un nuevo tipo de material de ánodo con carga rápida, alta seguridad y alta densidad de energía, ¡una nueva esperanza para la batería de litio!

Actualmente, en la mayoría de baterías (LIB), se suelen utilizar dos tipos de materiales activos de electrodo negativo. Uno, el más común es batería grafito , que tiene una alta densidad energética. LIBs equipado con Los electrodos negativos de grafito se pueden utilizar para que los automóviles recorran cientos de millas sin cargando. Sin embargo, durante En el proceso de carga rápida, el metal de litio tiende a depositar dendritas de litio en el lado del electrodo negativo, que trae peligros de seguridad extremadamente graves. Segundo,titanato de litio , una alternativa más segura, puede lograr una carga rápida, pero generalmente resulta en una caída significativa en la densidad de energía.

figura 1: Curva de tensión y caracterización de estructura de originales y litiados. DRS

【 introducción a los logros 】

Recientemente, el profesor ping Liu y profesor Shyue ping Ong de la universidad de California, San Diego, profesor Huolin Xin de la Universidad de California Irvine, y el investigador Jun lu de laboratorio nacional de argonne (correspondiente autor) descubrió un nuevo tipo de material de ánodo.

Este el material permite iones de litio baterías para recargarlas de forma segura miles de veces en minutos Específicamente, los investigadores informaron un óxido de sal de roca desordenado Li3 + xV2O5 (DRS-Li3 + xV2O5), que puede hacer circular reversiblemente dos iones de litio a un voltaje de 0,6 V. comparado con grafito (0,1 V), tiene un voltaje más alto y puede evitar eficazmente las dendritas de litio causadas por la carga rápida.

además, en comparación con el disponible comercialmente carga rápida titanato de litio (Li4Ti5O12, 1,5 V), Li3 + xV2O5 tiene un voltaje más bajo, una capacidad específica más alta y una densidad de energía más alta cuando formando una batería llena. Por lo tanto, este nuevo tipo de ánodo de sal de roca desordenado Li3 + xV2O5 está en el medio posición: es más seguro que grafito, y la densidad de energía de la batería compuesta es al menos 71 % mayor que el de Li4Ti5O12. lo que es más importante, después de usar el Li3V2O5 material del ánodo, la disminución de la capacidad es insignificante después de 1000 ciclos. no solo eso, también tiene un excelente desempeño de tarifas, que puede alcanzar 40 % capacidad en 20 segundos.

combinado con primeros principios cálculos, esto trabajo revela que la ruta de conducción óptima de iones de litio durante el proceso de inserción de litio de Li3 + xV2O5 cambiará debido a la redistribución del litio, que también explica por qué el material tiene características de conducción rápida de iones de litio y un potencial de ciclo promedio más bajo. los resultados de la investigación relacionada se publicaron sobre la naturaleza con el título "Un ánodo de sal de roca desordenado para carga rápida iones de litio baterías". El primeros autores de this artículo son Haodong Liu y Zhuoying Zhu.