可使锂电池能量密度提高的新型负极材料

    随着近年来锂电池的飞速发展，以锂电池为能源的产品越来越多，科研人员正在寻找改进锂离子电池的方法。锂离子电池是电子产品中应用最广的。阴极材料一直是进一步提高锂离子电池能量密度的瓶颈，在布鲁克有一个科学家团队研发出一种能够使锂离子电池电极能量密度增加三倍的阴极材料。这种材料提高了锂离子电池能量密度，使得锂电池更耐用。
 
    这种新的阴极材料是一种改性形式的三氟化铁（FeF3），有着价格低廉的优势，其本身具有比传统阴极材料更高的容量。通常用于锂离子电池的材料基于插层化学，但它只传输单个电子，从而限制了阴极。但是，像这种FeF3的化合物可以通过转化反应机理转移几个电子。
 
    科学家们通过化学替代将钴和氧原子添加到FeF3纳米棒中，解决了该化合物在转化反应过程中产生的三个并发症导致锂离子电池效果不佳的问题，提高了反应速度和骑行寿命。科学家们操纵反应途径，使其更具“可逆性”，用氧和钴代替阴极材料可防止锂破坏化学键并保留材料的结构。
 
    当锂离子插入FeF3时，该材料转化为铁和氟化锂，反应不是完全可逆的。但在用钴和氧取代后，反应变得更加可逆，其实也是相当于提高了催化速率。
 
    因此，该团队通过阴极材料发送了超亮X射线。通过分析光散射的方式，团队可以发现有关材料结构的其他信息。进一步的分析表明，该团队的化学替代促进了电化学的可逆性。
 
    研究人员还进行了破解原子尺度的反应机制的研究，这表明化学取代通过减小铁的粒径和稳定岩盐相而将反应转变为高度可逆的状态。该研究策略可应用于其他高能转换材料并改进其他类型的电池。