近日,中国科学院上海硅酸盐研究所李驰麟研究员带领的团队在氟基储能材料研究中取得新进展,他们首次提出立方钙钛矿相可用于高倍率储钠电极,在不显著改变配体链接方式的情况下,仅通过操纵通道填充即可实现已知结构原型的开框架化,获得了具有优异电化学性能的钠离子电池正极材料,相关论文在线发表在Adv. Funct. Mater. 2017, 1701130上。
钠离子电池由于资源丰富、价格低廉和潜在的倍率性能优势,在静态储能市场有着广泛的应用前景。电极材料在循环过程中的相转变抑制和固溶反应区间的扩展有利于高倍率和长循环的实现。然而许多已知的矿物相及其衍生物由于在电化学过程中伴随着新相界面的产生,无法实现其晶格内的流畅钠离子扩散,大尺寸钠离子不得不通过更高能垒的固相界面,因此甚至在低倍率下也可导致容量和循环寿命的衰减。
改变配体链接方式有利于构筑具有更多维度的宽敞迁移通道,缓和多相界面的产生,这一策略已被成功应用于铁基氟化物正极材料。氟化铁具有潜在的能量密度优势,然而商业上ReO3相的离子通道较窄,本征导电率也较差,即使在大量掺碳和减小颗粒尺寸的情况下,也无法缓解其储钠性能的衰减。通过调节Fe-F八面体的排列方式和引入水分子作为通道填充剂,一些开框架的矿物相,如烧绿石相FeF3?0.5H2O(J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 11425-11428)、六方钨青铜相FeF3?0.33H2O(Chem. Mater. 2013, 25, 962-969)和四方钨青铜相K0.6FeF3(J. Mater. Chem. A, 2016 ,4, 7382-7389),被相继发现并应用于钠离子电池正极材料,它们的储钠电化学即使在少量掺碳和大颗粒存在的情况下仍然得到激活,然而它们的倍率性能还有待改善,因此探索新型结构原型和矿物相,对发展钠离子电池高倍率氟基正极材料至关重要。
立方钙钛矿是近年来太阳能电池、燃料电池和电催化的研究热点,但之前由于其密结构特点很少被尝试用作储能电极。事实上,健壮构架的钙钛矿相具有本征的三维扩散通道,但是以前报道的NaFeF3中的Na填充通道较窄,导致Fe-F八面体晶格扭曲,使某些方向的通道变得更窄,影响其储钠高倍率的实现。为了实现钙钛矿相的规整化和开框架化,该团队提出用等摩尔数的K+取代Na+作为通道填充剂,通过液相方法合成了一种立方相的KFeF3。KFeF3作为3V区间正极,实现了晶体结构的高度对称性和各向同性的三维快速离子通道,其表现出固溶反应(近零应力)的电化学行为和高的本征扩散系数(7.9–9.8 × 10?11 cm2 s?1),从而使可逆储钠容量在0.1、2和 10 C下分别可达110、 70和 40 mAh g?1,这也是目前所报道的氟化物储钠的最高倍率性能。同时,该团队首次将这一氟化物作为钾离子电池正极材料进行测试,在0.5 C下有60mAh/g的稳定放电容量。
立方钙钛矿氟化物作为钠离子电池开框架正极材料的电化学性能
该研究工作得到了中科院****、国家自然科学基金和国家重点研发计划等项目的资助和支持。
附文章链接:
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201701130/full
删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)
上海硅酸盐所在氟基储能材料研究中取得重要进展_上海硅酸盐研究所
上海硅酸盐研究所 免费考研网/2018-05-05
相关话题/材料 结构 矿物 论文 市场
上海硅酸盐所在锂空气电池电极材料的设计和机理研究方面取得重要进展_上海硅酸盐研究所
锂空气二次电池因具有超高的理论比能量而成为国际上的研究与开发热点,然而由于其正极复杂的气-液-固共存的三相结构,及其在循环稳定性、能量效率等方面所存在的问题,其实际应用仍然面临很大的挑战,开发高效的空气电极催化剂等材料十分迫切。近日,中国科学院上海硅酸盐研究所温兆银研究员带领的团队在锂空气电池电极材 ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05上海硅酸盐所结构陶瓷工程研究中心开展青年学术交流活动_上海硅酸盐研究所
6月16日上午,中国科学院上海硅酸盐研究所结构陶瓷与复合材料工程研究中心举行了2017年度第一次青年学术交流活动,中心副主任曾宇平、刘学建共同主持报告会,近30名青年科研人员和研究生参加了此次活动。 报告会上,结构中心周海军、倪德伟、姚秀敏、左开慧、汤美波、潘秀红、杨晓等7位科研人员分别作了题为“ ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05乌克兰国家科学院材料问题研究所所长一行访问上海硅酸盐所_上海硅酸盐研究所
5月10日上午,乌克兰国家科学院材料问题研究所所长、乌克兰科学院院士萨洛宁·尤里·米哈洛维奇一行在原中国驻乌克兰大使馆科技参赞李谦如的陪同下访问中国科学院上海硅酸盐研究所,上海硅酸盐所副所长杨建华,所长助理孙静等参加接待。 访问期间,双方就研究所基本情况、研究领域和科研成果等分别进行了介绍,并对感 ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05上海硅酸盐所举办2017新型压电材料与声学器件及其应用国际研讨会_上海硅酸盐研究所
5月4日至5月5日,中国科学院上海硅酸盐研究所成功举办“2017新型压电材料与声学器件及其应用国际研讨会”(2017InternationalSymposiumoftheInnovationalPiezoelectricMaterialsandAcousticDevicesandTheirAppli ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05上海硅酸盐所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室召开迎接科技部第六次评估筹备工..._上海硅酸盐研究所
5月9日,中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室召开迎接科技部第六次评估筹备工作动员大会。上海硅酸盐所所长宋力昕,副所长曹红梅,科技综合处副处长刘军等出席,重点实验室主任陈立东研究员,副主任孙静研究员、陈航榕研究员、刘宣勇研究员及各课题组长和科研骨干参加会议。会议由曹红梅主持。 ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05上海硅酸盐所青促会会员参加第一届能源化学与材料国际青年论坛暨中科院青年创新促..._上海硅酸盐研究所
5月2号至4号,第一届能源化学与材料国际青年论坛暨中科院青年创新促进会化学与材料分会2017学术年会在中国科学院大连化学物理研究所召开,来自国内外200余名专家学者参加了此次盛会。大连化物所党委书记王华出席大会开幕式并致辞,中国工程院院士、大连化物所所长刘中民,中国科学院院士李灿分别作了大会特邀报告 ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05中国科学院透明光功能无机材料重点实验室召开第二届学术委员会第二次会议暨实验室..._上海硅酸盐研究所
4月14日,中国科学院透明光功能无机材料重点实验室在上海硅酸盐研究所召开第二届学术委员会第二次会议暨实验室自评估会议。会议由中国科学院院士、实验室学术委员会主任吴以成院士主持。江东亮院士、俞大鹏院士、郑万国研究员、周延春研究员、潘国庆研究员、王士维研究员等学术委员会委员出席会议。上海硅酸盐所所长宋力 ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05中国科学院无机功能材料与器件重点实验室召开第二届学术委员会第一次会议暨实验室..._上海硅酸盐研究所
4月17日,中国科学院无机功能材料与器件重点实验室第二届学术委员会第一次会议暨实验室自评估会议在中国科学院上海硅酸盐研究所召开。会议由中国科学院院士、实验室学术委员会主任南策文主持。学术委员会委员刘俊明教授、陈湘明教授、陈效双研究员、江莞教授、贺红亮研究员、殷新社研究员、李永祥研究员,实验室主任董显 ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05中科院能量转换材料重点实验室召开学术委员会会议暨实验室预评估会议_上海硅酸盐研究所
4月8-9日,中国科学院能量转换材料重点实验室学术委员会会议暨实验室预评估会议在中科院上海硅酸盐研究所召开。中国建筑材料科学研究总院欧阳世翕教授,武汉理工大学副校长陈文教授,中国科学技术大学副校长陈初升教授、陆亚林教授,北京科技大学郭占成教授,西安交通大学徐卓教授,上海硅酸盐所陈立东研究员、温兆银研 ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05上海硅酸盐所“热电输运新效应与新型高性能热电材料设计”研究成果入选《国家自然..._上海硅酸盐研究所
近日,国家自然科学基金委员会官网公布了《国家自然科学基金资助的优秀成果选编(六)》,收录了“十二五”期间200件优秀成果。中国科学院上海硅酸盐研究所陈立东研究员团队完成的“热电输运新效应与新型高性能热电材料设计”研究成果,作为工程与材料学部的二十五项优秀成果之一,入选《国家自然科学基金资助的优秀成果 ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05