Los materiales de ánodo de óxido incluyen óxidos metálicos, óxidos compuestos a base de metales y otros óxidos. Los materiales típicos para fuegos artificiales sin ánodo son: TiO2_2, MoO2_2, In2O3, Al2O3, Cu2O, VO2, SnOx, SiOx, Ga2O3 y Sb2.
Con el rápido desarrollo de diversos dispositivos electrónicos portátiles y vehículos eléctricos, la densidad energética de los materiales comerciales de baterías de iones de litio no ha podido satisfacer la demanda. Por lo tanto, la búsqueda de nuevos materiales que proporcionen una mayor densidad de energía y un rendimiento de ciclo más estable para las baterías de iones de litio es la dirección para promover el desarrollo de las baterías de iones de litio.
Este artículo toma los materiales anódicos como punto de partida y los óxidos de metales de transición Fe2O3 y TiO2 como objetos de investigación para diseñar estructuras micro/nanocompuestas multinivel y explorar las propiedades electroquímicas de los materiales de los electrodos en términos de tamaño y morfología. y composición material.
Estudio en profundidad del impacto de la inserción y extracción de litio en la estructura del material para establecer la relación entre la estructura del material y el rendimiento electroquímico.
Los principales contenidos de la investigación son los siguientes: Se prepararon microcubos huecos de α-Fe2O3 mediante método hidrotermal utilizando agua/etanol como disolvente. Los microcubos sintetizados son de tamaño uniforme, con una longitud lateral de aproximadamente 65438 ± 0,5 μm.
Al estudiar los efectos de una serie de tiempos de reacción y proporciones de solventes en la microestructura del producto, se encontró un mecanismo de corrosión direccional. propuesto. El papel del agua y el etanol como * * disolventes juega un papel clave en la formación de microcubos huecos.
Se ensambló α-Fe2O3 hueco en medias células y se comparó con α-Fe2O3 sólido. Los resultados muestran que el α-Fe2O3 hueco tiene un excelente rendimiento cíclico (100 ciclos con carga y descarga de 100 mAg-1).
La capacidad se mantiene en 458 mAhg-1) y rendimiento de alta tasa (la capacidad se mantiene en 859, 855, 688 y 460 mAhg-1 cuando la corriente de descarga es de 100, 500 y 1000 mahg-1 respectivamente) . Estas excelentes propiedades electroquímicas se atribuyen a su microestructura hueca única, que estabiliza la estructura, alivia la tensión interna y aumenta el área de reacción durante el ciclo electroquímico.
Se prepararon nanobarras de α-Fe2O3 con estructura monocristalina mediante el metabolismo de iones ferrosos por Thiobacillus ferrooxidans.
Este método de utilizar la acción biológica para procesar materiales es ecológico, respetuoso con el medio ambiente y en condiciones suaves. A través de una serie de métodos de caracterización, se estudió en detalle el mecanismo de formación de la estructura monocristalina α-Fe2O3 preparada mediante el método de mineralización bacteriana. Este material se utiliza como material anódico para baterías de iones de litio y su capacidad se mantiene en 614 mAhg-1 después de 100 ciclos, lo que muestra un rendimiento excelente.
Al estudiar en detalle el impacto de la intercalación y desintercalación del litio en la estructura de este material monocristalino de α-Fe2O3, encontramos que se granula continuamente durante el ciclo y se forma una red de película orgánica. alrededor de él para envolverlo y aplastarlo para lograr el propósito de estabilizar la estructura.
El dióxido de titanio amorfo se modifica con fósforo rojo mediante una combinación de molienda de bolas de alta energía y deposición química.
El fósforo rojo es un material anódico con una capacidad teórica muy alta (2596mAhg-1). Sin embargo, durante el proceso de inserción y extracción de litio, se produce fácilmente una expansión de volumen, lo que provoca el colapso de la estructura del material y una gran atenuación de la capacidad. Como material anódico, el TiO2 tiene una excelente estabilidad, pero su aplicación es limitada debido a su baja capacidad teórica.
Inspirado en la estructura de hormigón armado, el fósforo rojo se envuelve en TiO2, de modo que los dos se combinan orgánicamente para conseguir propiedades complementarias. Los resultados muestran que las partículas irregulares de fósforo rojo están completamente envueltas por nanodióxido de titanio para formar una estructura de hormigón armado.
El fósforo rojo sirve como "barra de refuerzo" y puede aumentar considerablemente la capacidad de los materiales compuestos, mientras que el A-TiO2 envuelto en el exterior sirve como "hormigón" para proteger el fósforo rojo del interior y evitar que su estructura colapse.
El material compuesto de fósforo rojo/dióxido de titanio tiene un rendimiento excelente y mantiene una capacidad de 369 mAhg-1 después de 100 ciclos de carga y descarga. Todavía tiene una capacidad de 202 mAhg-1 cuando se carga y descarga a una corriente alta de 1. Esta capacidad supone una gran mejora del rendimiento en comparación con el TiO_2 en fase pura, lo que indica que la estrategia de "estructura de hormigón armado" tiene un gran potencial para modificar el TiO_2.