【重點推薦】二氧化矽基玻璃,更棒的正極材料

2021-02-20 英文刊Materiomics

   SiO2基玻璃結構強度比B2O3基和P2O5基更高,但很少被用作鋰離子電池正極材料。清華大學南策文院士、趙世璽副教授研究團隊和美國華盛頓大學曹國忠教授製備了一種新型SiO2基玻璃正極材料,並將研究成果發表在Journal of Materiomics第5卷第4期,題目為Electrochemical performance of Li2O-V2O5-SiO2-B2O3 glass as cathode material for lithium ion batteries。您可以點擊文末「閱讀全文」免費下載!

Zhao E-L, Zhao S-X, Wu X, et al. Electrochemical performance of Li2O-V2O5-SiO2-B2O3 glass as cathode material for lithium ion batteries[J]. Journal of Materiomics, 2019, 5(4): 663-669. 此外,小編為各位奉上了更多新能源電池文章!請點擊下方連結查看。

2019年鋰離子電池、固態電池匯總

【電化學專題】元素替換法提高固態燃料電池負極性能

【電化學專題】提高固態電池離子傳導性的妙招

【高通量】利用高通量計算研究鋰離子電池



   採用熔融-淬冷法製備了20Li2O-30V2O5-(50-x)SiO2-xB2O3 (mol.%) (x= 10%,20%, 30%, 40%),分別命名為LVSB10, LVSB20, LVSB30和LVSB40。所有樣品均為非晶體;隨著矽含量的增加,玻璃網絡結構更加穩定,玻璃化轉變溫度更高;不同的樣品具有不同的熔化溫度。此外,樣品的Si和B的比例不同,V4+所佔分數不同。

    從顯微形貌和元素分布可知,樣品的晶粒尺寸為微米級,元素分布均勻,且沒有出現衍射斑,進一步證明了樣品為非晶體。

Fig. 4. (a) SEM image, (b) grain size distribution diagram, (c) corresponding EDS result, (d) HRTEM image at high resolution and corresponding SAED pattern (inset) of LVSB10 glass sample.

   在所有樣品中,樣品LVSB10的V4+含量最高,具有最佳的電子電導率。越多的V4+,通常會具有更多的小極化子跳躍,從而實現更高的電導率。樣品LVSB10首次放電容量和循環性能比其他樣品優異,但隨著循環次數增加,容量衰減迅速。

Fig. 5. The charge/discharge curves of LVSB10, LVSB20, LVSB30 and LVSB40 glass samples after (a) 1st cycle, (b) 50th cycle and Ex-situ V 2p2/3 XPS spectra of LVSB10 electrode at (c)
4.2 V and (d)1.5 V for first cycle.

   因此,通過球磨處理樣品LVSB10以減小顆粒尺寸。 結果發現,球磨沒有改變其非晶體的性質,但減小了粒徑。球磨後,樣品LVSB10-b的放電容量增加,循環性能和倍率性能得到大幅度改善,這是由於電荷轉移阻抗降低和Li+擴散能力改善。

Fig. 6. (a) SEM image, (b) grain size distribution diagram, (c) HRTEM image at high resolution and corresponding SAED pattern (inset), (d) XRD pattern of LVSB10 glass sample.

Fig. 7. (a) The cycling performance, (b) rate capacity, (c) Nyquist plots and (d) corresponding Z』 - u0.5 plots of LVSB10 glass sample and LVSB10-b sample.

Li2O-V2O5-SiO2-B2O3 (LVSB) glass was first reported as cathode material for L-ion batteries.

LVSB10 glass with the highest V4+ ratio.

The ball milled LVSB10 sample showed better discharge capacity, cycling stability.

Dr.Shi-Xi Zhao is an associate professor at Graduate Shool at Shenzhen, Tsinghua University. He received his Ph.D. (2002) in materials science from Wuhan University of Technology. From 2002 to 2004, Dr. Zhao engaged in postdoctoral research at the Department of Chemistry, Tsinghua University. From August 2004, he has worked at Graduate Shool at Shenzhen, Tsinghua University. His current research is focused mainly on Li-ion battery and supercapacitor materials, and functional ceramics. He has published over sixty academic paper and holds eight Chinese patents.

  Journal of Materiomics(JMAT),是由中國矽酸鹽學會和Elsevier合作出版的英文期刊。第3期完整版已上線,並且今年特推出柔性電子材料特刊,點擊文末「閱讀全文「可免費獲取所有論文全文。   Journal of Materiomics 為同行評議期刊,被SCI和scopus收錄影響因子5.797(Material Science, multidisciplinary Q1分區),Citescore為8.,6,從投稿到在線出版一般在60天以內,並且對作者免收版面費!   The Journal of Materiomics is indexed by SCI  (IF=5.797, rank in Q1 of Material Science, multidisciplinaryand Scopus (Citescore 8.6), aims to provide a continuous forum for the dissemination of research in the general field of materials science, particularly systematic studies of the relationships among composition, processing, structure, property, and performance of advanced materials. Supported by the Chinese Ceramic Society, the Journal of Materiomics is a peer-reviewed open-access journal, without publishing charges to authors.   For more information on submitting to Journal of Materiomics, Please read journal’s specific Guide for Author:https://www.journals.elsevier.com/journal-of-materiomics

  

相關焦點

  • 「重點推薦」二氧化矽基玻璃,更棒的正極材料
    沒有什麼比&34;二字更能形容2020年的零售業。消費市場在疫情&34;下風起雲湧,大規模的行業洗牌雖餘音未散,同樣也在催生產業向數位化、智能化升級。如今疫情常態化趨勢下,以技術賦能變革為基因的零售業正在逐步跨越陰霾,迎來新一波的發展浪潮。
  • 北京大學在鋰電池錳基尖晶石正極材料方面取得進展
    近日,北京大學新材料學院潘鋒教授團隊在鋰電池錳基尖晶石正極材料方面研究工作中取得重要進展。正極材料通常被認為是決定鋰離子電池性能的決定性因素。理想情況下,正極應在較寬的工作溫度範圍內提供高比容量、高工作電壓、低成本、優越的安全性和長循環壽命,以滿足要求諸如混合動力汽車、嵌入式混合動力汽車和純電動汽車等應用的要求。在已有的正極材料中,錳基尖晶石型鋰錳氧化物LiMn2O4(LMO)由於其高電壓(Li/Li+≈4.0V)和低成本而引起了廣泛的應用。然而,循環性能差和相對較低的容量極大地限制了其作為鋰電正極材料的廣泛應用。
  • 青島能源所開發出高性能無鈷富鋰錳基正極材料體系
    富鋰錳基鋰電池正極材料因其高比容量、高工作電壓、熱穩定性好、低成本等優點一直備受關注,是一種非常有潛力的動力型正極材料。但是其本身在循環中首效低、循環性能和倍率性能差、電壓衰降嚴重、無相匹配的高壓電解液等缺點阻礙了其進一步商業化和產業化的發展。
  • 超穩定錳基正極材料助力鋰離子電池可持續性|《自然-可持續性》論文
    《自然-可持續性》本周發表的一項研究LiMnO2stabilized by interfacial orbital ordering for sustainable lithium-ion batteries報導了一種用於鋰離子電池的超穩定的錳基正極材料LiMnO2
  • 我科研團隊自主開發出高性能無鈷富鋰錳基正極材料體系
    另一方面,鈷對正極材料本身的成本影響也很大。由於鈷需求的增加,鈷的價格在過去幾年持續增長,這對電池行業的低成本是一個挑戰。鈷的稀缺和高價格將逐漸限制電動汽車市場的未來,如果將電池中的鈷成分降低甚至取消,電動車將會更具性價比。因此,開發鈷含量較低的正極材料至關重要,低鈷甚至無鈷逐漸成為了電池發展的趨勢,無鈷電池正是基於這一現實情況而誕生。
  • 超穩定錳基正極材料助力鋰離子電池可持續性 |《自然-可持續性》論文
    《自然-可持續性》本周發表的一項研究LiMnO2 stabilized by interfacial orbital ordering for sustainable lithium-ion batteries報導了一種用於鋰離子電池的超穩定的錳基正極材料LiMnO2。
  • 新一代動力鋰電池富鋰錳基正極材料研究獲進展
    從技術層面看,採用更高比容量的正負極材料是提高電池能量密度最為直接有效的途徑。在目前已知正極材料中,富鋰錳基正極材料放電比容量高達300mAh/g,是當前商業化應用磷酸鐵鋰和三元材料等正極材料放電比容量的一倍左右,因而被視為新一代高能量密度動力鋰電池正極材料的理想之選。
  • 【SNEC峰會】江特鋰電常務副總胡偉:富鋰錳基正極材料產業化現狀及...
    陳博士前面講到富鋰錳基電池的應用情況,我今天的匯報題目是《富鋰錳基正極材料的產業化現狀及應用前景分析》。今天的匯報內容分四個層面展開。第一方面是富鋰錳基正極材料的概況,第二是富鋰錳基正極材料產業化現狀,第三是富鋰錳基正極材料應用前景分析,第四是公司情況。
  • 【前沿】玻璃的主要成分二氧化矽是如何誕生的?
    當你下次凝視窗外尋找靈感時,請記住,你透過它向外看的玻璃材料是在一顆爆炸的古老恆星的核心形成的。
  • 「氧」老大拍了拍「矽」老二,二氧化矽材料世界從此不一樣
    從我們日常中用到的各種玻璃製品、板材、陶瓷、水晶,再到微觀世界的石英粉、矽微粉、白炭黑、微矽粉等粉體材料,都是他們兩個元素的不同形式的組合。2020年7月3日,粉體圈主辦的「2020全國二氧化矽材料創新與應用技術交流會」將帶領大家全面認識一下「矽氧」組成的精彩材料世界。
  • 研究人員發現二氧化矽「指紋」 玻璃或源自超新星爆炸
    參考消息網11月18日報導法媒稱,當你下次凝視窗外尋找靈感時,請記住,你透過它向外看的這種材料是在一顆爆炸的古老恆星的核心形成的。據法新社11月16日報導,一個國際科學家小組16日表示,他們在距離地球數十億光年的兩個遙遠的超新星的殘餘物中發現了二氧化矽——玻璃的主要成分。
  • 2019年中國鋰電池正極材料行業市場現狀分析 下遊產業鏈驅動行業...
    鋰電池正極材料行業基本概況分析  鋰電池的鋰離子僅存在於正極材料中,電池能量密度等性能主要取決於正極材料。鋰電池電芯的核心結構包括正極材料、負極材料、電解液和隔膜等。
  • :本徵結構穩定的釩基正極材料助力水系鋅離子電池
    其中,與鋅負極搭配的正極材料對於器件的電化學性能起著關鍵作用,目前研究較多的主要有錳基和釩基氧化物、普魯士藍及其類似物以及有機電極材料,其中具有開放式骨架結構的釩基氧化物憑藉著較低的成本、高的比容量和相對更高的能量密度受到了廣大科研工作者的青睞。
  • Nature子刊:一種新型鋰電正極材料!
    論文連結https://www.nature.com/articles/s41467-019-11077-0隨著可攜式電子設備、電動乘用工具、儲能等重點行業的快速發展,迫使鋰離子電池具有更高性能指標。然而,猶如水桶效應,鋰離子電池的性能短板在於正極,因此,正極材料的設計和開發是目前的研究重點。
  • 研究人員開發了全新系列正極 有望取代鋰離子電池中常用的昂貴鈷正極
    美國橡樹嶺國家實驗室(OakRidgeNationalLaboratory)的研究人員開發了全新系列正極,有望取代目前鋰離子電池中常用的昂貴鈷正極,為電動汽車和消費電子產品提供動力。新型正極名為NFA(鎳、鐵和鋁基正極)。這種材料是鎳酸鋰的衍生物,可用於製造鋰離子電池的正極,並具有充電速度快、能量密度高、成本低和壽命長等優勢。
  • 二氧化矽
    自然界中二氧化矽的存在形態有結晶形和無定形兩大類。自生二氧化矽礦物有三種變體,即蛋白石、玉髓和石英。水晶二氧化矽的最簡式是SiO2,但SiO2不代表一個簡單分子,僅表示二氧化矽晶體中矽和氧的原子個數之比。二氧化矽的微觀結構
  • 二氧化矽的化學結構可以影響許多化學過程的有效性
    【博科園-科學科普(關注「博科園」看更多)】矽是一種用途廣泛的材料,廣泛應用於各種工業過程中,從催化和過濾,到色譜和納米化。然而儘管它在實驗室和潔淨室中隨處可見,但令人驚訝的是,在分子水平上,二氧化矽與水的表面相互作用卻鮮為人知。
  • 二氧化矽的基本性質以及合成方法
    氣態氟化氫跟二氧化矽反應生成氣態四氟化矽。跟熱的濃強鹼溶液或熔化的鹼反應生成矽酸鹽和水。跟多種金屬氧化物在高溫下反應生成矽酸鹽。用於製造石英玻璃、光學儀器、化學器皿、普通玻璃、耐火材料、光導纖維,陶瓷等。二氧化矽的性質不活潑,它不與除氟、氟化氫以外的滷素、滷化氫以及硫酸、硝酸、高氯酸作用(熱濃磷酸除外)。
  • 武鳴鋰電池正極材料二硫化鐵怎麼製備
    武鳴鋰電池正極材料二硫化鐵怎麼製備欒川亨凱冶金材料有限公司鋰電池正極材料二硫化鐵,我公司主要生產和出口高品位硫鐵礦和硫鐵礦粉,產品遠銷日本、澳大利亞、阿根廷、歐洲和等市場,廣泛應用於鋼鐵冶煉和特種鑄造爐料、磨料磨具
  • 美大學利用廢棄玻璃研發出高性能電池材料
    【環球科技綜合報導】據英國《每日郵報》4月21日消息,近日,美國加州大學河濱分校的研究員發現,與傳統鋰電池相比,回收玻璃製造的充電電池能夠儲存的電量多出四倍。而且,將廢棄玻璃研磨成粉並製造出的矽基負極,還能延長手機甚至電動汽車的電池壽命。