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韓國(guó)利用三文魚(yú)DNA研發(fā)新陰極材料 將鋰離子電池儲(chǔ)能能力提高50%
時(shí)間:2020-05-25 10:57來(lái)源:蓋世汽車 作者:余秋云
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（圖片來(lái)源：eurekalert.org）
據(jù)外媒報(bào)道，一個(gè)韓國(guó)研究團(tuán)隊(duì)成功為鋰離子電池研發(fā)了新一代高容量陰極材料。韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院（Korea Institute of Science and Technology，KIST）宣布，KIST儲(chǔ)能中心負(fù)責(zé)人Kyung Yoon博士、Sang-Young Lee教授（韓國(guó)國(guó)立蔚山科學(xué)技術(shù)研究院）以及KIST純中心首席研究員Wonyoung Chang博士組成的聯(lián)合研究小組通過(guò)利用三文魚(yú)的DNA穩(wěn)定過(guò)鋰化層狀氧化物（OLO），成功研發(fā)了一種高性能陰極材料。
在鋰離子二次電池中，充放電過(guò)程中鋰離子在陰陽(yáng)極之間來(lái)回移動(dòng)的數(shù)量決定了電池系統(tǒng)的能量密度。換句話說(shuō)，研發(fā)高容量的陰極材料對(duì)于提高鋰離子電池的容量至關(guān)重要。
過(guò)鋰化層狀氧化物可逆容量較高，達(dá)250 mAh/g（現(xiàn)有的商業(yè)化材料的可逆容量只有160 mAh/g），早被認(rèn)為是新一代陰極材料，能夠?qū)㈦姵氐膬?chǔ)能能力提高50%以上。不過(guò)，OLO的主要缺點(diǎn)是，在充放電循環(huán)過(guò)程中，OLO的分層結(jié)構(gòu)會(huì)崩潰，導(dǎo)致膨脹，最終使得電池?zé)o法使用。
KIST研究團(tuán)隊(duì)將OLO表面與內(nèi)部分成特定區(qū)域，并采用透視電子顯微鏡分析該晶體結(jié)構(gòu)的變化情況。分析結(jié)構(gòu)表明，經(jīng)過(guò)反復(fù)的充放電循環(huán)，OLO的表面金屬層開(kāi)始崩潰。
于是，該聯(lián)合研究小組采用了一種對(duì)鋰離子有很強(qiáng)吸附力的三文魚(yú)DNA，以控制會(huì)導(dǎo)致材料退化的OLO的表面結(jié)構(gòu)。不過(guò)，該三文魚(yú)DNA在水溶液中顯出聚集的趨勢(shì)。為解決該問(wèn)題，研究小組將碳納米管（CNT）與三文魚(yú)DNA組合成了復(fù)合涂層材料。將DNA/CNT混合物均勻地放置并附著在OLO的表面，從而研發(fā)出了新型陰極材料。
KIST研究團(tuán)隊(duì)采用了綜合先進(jìn)分析技術(shù)（研究各種因素，從單個(gè)顆粒到電極），發(fā)現(xiàn)OLO的電化學(xué)特性及其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性機(jī)制都得到了改善。原位X射線分析結(jié)果也證實(shí)，在充放電循環(huán)過(guò)程中，結(jié)構(gòu)退化得到了抑制，熱穩(wěn)定性得到改進(jìn)。
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