近年来,以新兴能源技术为代表的科技革命和产业革命正在兴起,各种能源技术成果不断涌现,正在并将持续改变世界能源格局。开发高性能电化学储能技术,是践行国家能源发展“四个革命、一个合作”战略思想的一个重要着力点。为了满足不同领域的应用要求,各种储能技术,如液流电池、锂硫电池、锂空气电池、超级电容器、锂离子电池等均得到快速发展。特别是在纳米技术的推动下,文献报道的电极材料的性能不断刷新纪录,但在器件应用中却遇到难题。众所周知:纳米级活性物质的活性位点丰富、离子/电子传输路径短,是其电化学性能优异的重要基础;然而,常规的匀浆涂覆工艺难以实现高质量电极片的制备,在实际应用中面临诸多不便。因此,如何将高性能纳米材料从实验室推向工厂?这是大国工匠们亟待解决的。
中科院大连化物所的张华民、李先锋、张洪章带领的研究团队,首次提出用“浸没相转化”工艺制备具有“三连续”结构的多孔电极。该电极同时具备交联的粘结剂网络,连续的电子传导路径和互通的离子传输通道,具备优异的剥离强度和电子/离子传质能力。以该方法制备的电极组装的锂硫电池和锂离子电池(考察Li3V2(PO4)3正极)在1C和30C倍率下的放电比容量分别高达869 mAh g-1和100 mAh g-1,相比于常规干燥方法制备的电极分别提高了66%和26%。此外,他们利用该方法成功制备了担量为7 mg cm-2的S电极和11 mg cm-2的Li3V2(PO4)3电极,同样表现出良好的电化学性能。同时,该技术操作简单,成本低廉,节能环保,易于工艺放大,同样适用于锂离子电池,钠离子电池,金属空气电池及超级电容器等其他领域。所以,这个体系还有很大潜力有待挖掘。
研究者相信,此项研究能够为从事材料相关领域的工作人员提供一条全新的思路,帮助他们将材料从实验室走向实际应用。这种浴水而出的“三连续”电极,将在电化学储能器件的发展史上谱写出新的乐章。相关论文在线发表在Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.201604229)上。
一种具有优异倍率性能的五氧化二钒空心微米线球作为全钒基锂离子电池正极
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