珠海欧美克仪器有限公司

南开科研团队合成超高容量锂离子电池有机正极材料


来源:材料

中国粉体网讯    锂离子电池目前广泛应用于各类便携式电子设备,并有望在电动汽车和智能电网等领域大规模应用。高容量、可再生、绿色环保、低成本的锂电池正极材料已成为当前的研究热点。含有碳、氢、氧等元素的有机电极材料因其结构可设计性、对环境友好和廉价丰富等优点被认为是非常具有发展前景的下一代锂离子电池正极材料。然而,该类材料仍面临着实际容量不高(< 600 mAh g-1)和易溶于有机电解液等问题,导致其能量密度较低并且容量衰减比较严重。因此,如何设计合成具有超高容量的有机正极材料并解决其在电解液中的溶解问题具有非常重要的意义。


近期,南开大学的陈军院士团队设计合成并研究了一种具有超高容量的锂离子电池正极材料—环己六酮。通过分子设计可知(图1a-c),在众多有机羰基正极材料中,只由羰基构成的环酮材料由于不存在任何非电化学活性的结构单元,因而体现目前的最高理论比容量(957 mAh g-1)。



图1 高容量有机羰基正极材料的分子设计以及环己六酮的合成和反应机理


首先,研究人员通过脱水反应合成了环己六酮(图1d)。通过红外和拉曼等表征手段研究了环己六酮的反应机理,结果表明在充放电过程中发生了羰基和烯醇基团的相互转化。而且进一步利用密度泛函理论计算了环己六酮脱嵌锂的反应过程(图2)。接着研究了环己六酮在锂离子电池中的电化学性能,结果表明环己六酮的放电比容量可达902 mA h g-1,平均放电平台在1.7 V左右。此外,由于环己六酮在高极性的离子液体中的溶解度较低,使得其在离子液体基的电解液中具有较好的循环性能。该工作为高容量有机电极材料的设计、制备以及电池应用提供了一种新的思路。




图2 环己六酮反应机理的理论计算模拟


(中国粉体网编辑整理/江岸)

注:图片非商业用途,如侵权告知删除


推荐3
相关新闻:
网友评论:
0条评论/0人参与 网友评论

版权与免责声明:

① 凡本网注明"来源:中国粉体网"的所有作品,版权均属于中国粉体网,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用。已获本网授权的作品,应在授权范围内使用,并注明"来源:中国粉体网"。违者本网将追究相关法律责任。

② 本网凡注明"来源:xxx(非本网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责,且不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的"稿件来源",并自负版权等法律责任。

③ 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起两周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

  • 即时排行
  • 周排行
  • 月度排行
图片新闻