成果掠影湘潭大學(xué)黃建宇、燃?xì)馊肷厅S俏等人報(bào)道了一種具有優(yōu)異循環(huán)性能的FeF2和聚合物衍生碳(FeF2?@PDC)的復(fù)合正極材料,燃?xì)馊肷虖?fù)合正極由嵌入PDC基體中的納米棒狀FeF2組成,具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和電子/離子電導(dǎo)率。Fe、輪發(fā)利投O和F的分布分別與第一次放電和充電循環(huán)中的分布相似圖6FeF2@PDC在原位TEM鋰化過(guò)程中的結(jié)構(gòu)演變?2022Wileya-d)鋰化過(guò)程中分別在0、輪發(fā)利投3、28和150秒時(shí)的延時(shí)TEM圖像e)反應(yīng)前沿(RF)的TEM圖像f)在反應(yīng)的FeF2顆粒表面形成殼g)在(f)中由紅色虛線勾勒的框的近視圖,表明殼是在鋰化開(kāi)始時(shí)形成的h)在顆粒表面形成殼i)(h)中紅色框的近視圖j)EDX元素映射(h)證實(shí)在顆粒表面形成了均勻的Fe3O4殼成果啟示本文通過(guò)采用一種新穎的正極設(shè)計(jì)策略,將FeF2納米顆粒嵌入具有優(yōu)異機(jī)械強(qiáng)度和混合電子/離子電導(dǎo)率的PDC(FeF2@PDC)基體中,在FeF2-Li電池中實(shí)現(xiàn)了卓越的電化學(xué)性能。鐵(Fe)基氟化物因其高能量密度、電機(jī)地殼中豐富的Fe儲(chǔ)量以及較低的成本而受到特別關(guān)注。

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組順文獻(xiàn)鏈接:EnablingLongCycleLifeandHighRateIronDifluorideBasedLithiumBatteriesbyInSituCathodeSurfaceModification.?Adv.Sci.?2022,2201419.?https://doi.org/10.1002/advs.202201419本文由辭書(shū)供稿。數(shù)據(jù)概覽圖1FeF2@PDC復(fù)合正極的示意圖和相應(yīng)的高角度環(huán)形暗場(chǎng)(HAADF)圖像?2022Wileya)將FeF2納米粒子嵌入具有高機(jī)械強(qiáng)度、業(yè)運(yùn)混合電子和離子電導(dǎo)率的PDC基體中b)在放電過(guò)程中,業(yè)運(yùn)FeF2轉(zhuǎn)化為相互連接的斑點(diǎn)狀Fe納米顆粒(亮對(duì)比),LiF(暗對(duì)比)在其間交錯(cuò)c)在充電過(guò)程中,F(xiàn)e和LiF與剩余的Fe3O4層重新轉(zhuǎn)化為FeF2?圖2FeF2@PDC復(fù)合正極的形態(tài)和結(jié)構(gòu)分析?2022Wilea)SEM圖像顯示直徑為2μm、長(zhǎng)度約為10μm的微棒狀形態(tài)b)FeF2@PDC復(fù)合材料的XRDc)單個(gè)FeF2@PDC微棒的HAADF圖像,以及d)C、e)F和f)Fe的相應(yīng)(能量色散X射線光譜)EDX元素映射g)PDC內(nèi)FeF2顆粒(亮對(duì)比)的HAADF圖像(暗對(duì)比),以及h)C、i)F和j)Fe的相應(yīng)EDX元素映射k)在[001]區(qū)軸上定向的單個(gè)FeF2粒子的HAADF圖像l)FeF2顆粒的HAADF-STEM圖像m)對(duì)應(yīng)于(l)中白色正方形包圍的區(qū)域的高倍放大視圖,結(jié)構(gòu)模型覆蓋在圖像中n)FeF2的模擬HAADF-STEM圖像,與(m)中的實(shí)驗(yàn)圖像非常吻合o)對(duì)應(yīng)于(k)的FFT,顯示了FeF2[001]軸p)對(duì)應(yīng)于(l)的ABF-STEM圖像q)對(duì)應(yīng)于(m)的高倍ABF圖像,顯示每個(gè)Fe原子被四個(gè)F原子包圍,具有兩個(gè)較長(zhǎng)和兩個(gè)較短的鍵。

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a1,2)HAADF圖像顯示在FeF2的外表面形成了一個(gè)Fe3O4殼層,國(guó)內(nèi)由于FeF2的還原,國(guó)內(nèi)大顆粒內(nèi)部分布有斑點(diǎn)狀互連Fe顆粒,a3)原子HAADF-STEM圖像顯示Fe網(wǎng)絡(luò)在大顆粒內(nèi)部形成,a4)原子HAADF-STEM圖像顯示形成了約2nm厚的Fe3O4表面層b)第一次充電。

電子顯微鏡顯示,首臺(tái)在FeF2表面原位形成穩(wěn)定的Fe3O4層可防止電解質(zhì)分解和鐵(Fe)的浸出,從而提高可循環(huán)性。型行圖2.(a)-20℃下兩種電池的長(zhǎng)循環(huán)性能。

燃?xì)馊肷滔嚓P(guān)研究成果以HierarchicalSulfide-RichModificationLayeronSiO/CAnodeforLow-TemperatureLi-IonBatteries為題發(fā)表在AdvancedScience期刊上。輪發(fā)利投圖6.(a)通過(guò)DFT計(jì)算得的Li離子與修飾層中有機(jī)組分的結(jié)合能。

電機(jī)通過(guò)DFT計(jì)算進(jìn)一步驗(yàn)證了Li離子在有機(jī)層中的均勻沉積和梯度擴(kuò)散行為。該SEI修飾層具有較高的界面能和機(jī)械強(qiáng)度,組順可以適應(yīng)SiO/C復(fù)合負(fù)極較大的體積變化。

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