過渡金屬氟化物正極材料是一種具有高比能潛力的鋰離子電池正極材料，但是由於人們對其電化學潛力以及相關侷限性瞭解的不夠清楚因而無法將其投入到實用中。
最近，牛津大學的Mauro Pasta等利用膠體方法成功地合成了單分散的單晶FeF2納米棒並將其作為理想的模型體系來對過渡金屬氟化物的轉化性能與機制進行研究。
本文要點
要點1. 這種單分散FeF2納米棒在僅僅使用酸性電解液時（1M LiFSI Pyr1,3FSI）就能夠實現570mAh/g的比容量，這一數值接近該材料的理論容量。這是因為酸性電解液體系中能夠形成穩定的SEI膜並保持材料不發生熔融。在0.05C的電流密度下單晶FeF2納米棒材料循環50周後的容量保持率高於90%。這種循環穩定性在更高的倍率（0.5C）和更高溫度（50℃）下能夠保持長達200周。
要點2. 研究人員利用高分辨分析型透射電子顯微鏡對於轉化反應機理相關的形貌特徵、晶格取向關係以及氧化態的變化等進行了深入研究。結果表明材料表面特定位點的反應對於整個材料的相演化、擴散動力學以及失效機制等都有著十分關鍵的影響。轉化反應的可逆性取決於氟離子通過固定晶格的拓撲學陽離子擴散和金屬粒子在半異質界面上的成核。
Albert W. Xiao, et al, Understanding the conversion mechanism and performance of monodisperse FeF2 nanocrystal cathodes, Nature Materials, 2020
DOI: 10.1038/s41563-020-0621-z
分享到:
閱讀更多 科研君666 的文章
