新款三氟化铁阴极材料或使锂电池能量密度翻三倍

据外媒报导，美国马里兰大学（UniversityofMaryland，UMD）、美国能源部国立布鲁克哈文实验室（BrookhavenNationalLaboratory）及美国陆军研究实验室（USArmyResearchLab）研发并研究了新款阴极材料——一款经过改动设计的三氟化铁（irontrifluoride，FeF3），该材质或将使锂离子电池电极的能量密度刷三倍。该材料一般来说被用作锂离子电池中，这主要归功于插层化学（intercalationchemistry）方法。然而，像三氟化铁这类复合物一般来说不会通过更加简单的转化成反应（conversionreaction）传输多个电子。尽管FeF3的电势可提高阴极的容量，该复合物在锂离子电池中的历史展现出并远比好，因为转化成反应不存在三大类问题：能效较低（迟缓现象，hysteresis）、反应速率较低、副反应（sidereactions）或造成锂电池使用寿命延长。

为解决这类技术挑战，研究团队利用化学品移位（chemicalsubstitution）工艺向FeF3纳米棒（nanorods）重新加入了钴院子及氧原子，使得科研人员能操纵反应途径（reactionpathway）并构建可逆反应。首先，研究人员在功能性奈米材料研究中心（CenterforFunctionalNanomaterials，CFN）使用入射电子显微镜法术（transmissionelectronmicroscopy，TEM）仔细观察FeF3的纳米棒，其分辨率高达0．1纳米。随后，研究人员利用国家实时幅射光源II（NSLS－II）的X射线粉晶散射（X－rayPowderDiffraction，XPD）光束线，使超亮X射线穿越阴极材料，然后对线性的光加以分析，研究人员或能视觉呈现出该材料结构的其它信息。为评估该款阴极材料的功能性，将CFN与NSLS－II高度先进设备的图像及显微镜技术相结合沦为了其中的关键。

美国马里兰大学的研究人员回应，该研究策略或能应用于到其他高能量切换材料中，未来的研究也可以使用该方法改良其它的电池系统。

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