德國研製高熵材料 助鋰電發展

德國卡爾斯魯厄理工學院(KIT)的研究者,研製出一種新型高熵材料(HEM),可助推鋰電發展。從知情人士處獲悉,研究員是以多陽離子過渡金屬基高熵氧化物為前體,LiF或NaCl為反應物,用機械化學方法,製備多陰離子和多陽離子化合物,從而生成鋰化或鈉化材料。

鋰電池圖片

含鋰的熵穩定氟氧基化合物(Lix(Co0.2Cu0.2Mg0.2Ni0.2Zn0.2)OFx),電位為3.4Vvs.可作為正極活性材料。與非熵穩定的氟氧化合物不同,這種新材料有更強的鋰儲存性能和更好的迴圈性能,這主要是受益於熵穩定。

HEM以引入高構型熵來穩定單相結構為前提。此前已公示的高熵化合物主要有碳化物、二硼化物、氮化物、硫系化合物和氧化物,在鋰電等領域有著廣泛的應用。穩定的高構型熵效應,僅由晶體結構中的陽離子引起,因為陰離子位點的貢獻為零。

KIT研究的是,多陰離子和多陽離子高熵氧鹵化物的製備。學者使用一種基於多陽離子過渡金屬的高熵氧化物(HEO,即只有氧離子佔據陰離子位點)作為前體,引入額外的鹵素離子(X)和鹼金屬離子,生成多陰離子、多陽離子的岩鹽型化合物(HEOX)。將F+引入由O2-佔據的HEO陰離子晶格中,通過在陽離子晶格中加入鋰(或鈉)來補償電荷。

可見,製備高熵材料具有重要的意義。此外,值得一提的是,經過納米化的氧化鎢半導體材料也同樣具有高熵的特性,適用於下一代鋰離子電池生產。

黃色氧化鎢圖片

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