科學家們用氟化鐵合成了一種能夠提高鋰離子電池容量的陰極材料。

隨著對智能手機，電動汽車和可再生能源的需求持續(xù)增長，研究人員正在尋找改進鋰離子電池的方法-鋰離子電池是家用電子產(chǎn)品中最常見的電池類型，也是存儲電網(wǎng)規(guī)模能源的潛在方式。布魯克海文國家實驗室的一個科學家團隊已經(jīng)找到了一種提高鋰離子電池能量密度的方法，這可以使電池更耐用，并擴大風能和太陽能的使用。

該團隊還包括馬里蘭大學和美國陸軍研究實驗室的科學家，他們開發(fā)出一種能夠使鋰離子電池電極能量密度增加三倍的陰極材料。

“鋰離子電池由陽極和陰極組成，”該團隊的首席科學家秀林秀說。“陰極材料一直是進一步提高鋰離子電池能量密度的瓶頸。”

該團隊合成了一種新的陰極材料，一種改性形式的三氟化鐵（FeF3），由鐵和氟組成，價格低廉且環(huán)境友好，已知其本身具有比傳統(tǒng)陰極材料更高的容量。通常用于鋰離子電池的材料基于插層化學;雖然有效，但它只傳輸單個電子，從而限制了陰極。然而，諸如FeF3的化合物可以通過稱為轉(zhuǎn)化反應的更復雜的反應機理轉(zhuǎn)移幾個電子。

盡管FeF3具有增加陰極容量的潛力，但該化合物在過去由于其轉(zhuǎn)化反應的三個并發(fā)癥而在鋰離子電池中效果不佳：能效差（滯后），反應速度慢，以及副反應可以降低其騎行壽命。為了克服這些挑戰(zhàn)，科學家們通過稱為化學替代的過程將鈷和氧原子添加到FeF3納米棒中。這讓科學家們操縱反應途徑，使其更具“可逆性”。