新型阴极材料使锂离子电池的储能增加三倍

科学家们用氟化铁合成了一种能够提高锂离子电池容量的阴极材料。

随着对智能手机，电动汽车和可再生能源的需求持续增长，研究人员正在寻找改进锂离子电池的方法-锂离子电池是家用电子产品中最常见的电池类型，也是存储电网规模能源的潜在方式。布鲁克海文国家实验室的一个科学家团队已经找到了一种提高锂离子电池能量密度的方法，这可以使电池更耐用，并扩大风能和太阳能的使用。

该团队还包括马里兰大学和美国陆军研究实验室的科学家，他们开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。

“锂离子电池由阳极和阴极组成，”该团队的首席科学家秀林秀说。“阴极材料一直是进一步提高锂离子电池能量密度的瓶颈。”

该团队合成了一种新的阴极材料，一种改性形式的三氟化铁（FeF3），由铁和氟组成，价格低廉且环境友好，已知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;虽然有效，但它只传输单个电子，从而限制了阴极。然而，诸如FeF3的化合物可以通过称为转化反应的更复杂的反应机理转移几个电子。

尽管FeF3具有增加阴极容量的潜力，但该化合物在过去由于其转化反应的三个并发症而在锂离子电池中效果不佳：能效差（滞后），反应速度慢，以及副反应可以降低其骑行寿命。为了克服这些挑战，科学家们通过称为化学替代的过程将钴和氧原子添加到FeF3纳米棒中。这让科学家们操纵反应途径，使其更具“可逆性”。