稀土金屬使鋰電池性能提高

隨著新能源汽車補貼的退坡,鋰電企業面臨著巨大的考驗。其中應該如何提高鋰電池的能量密度是供應商最大的困境。研究者表明,可以在鋰電池正極材料摻雜一些稀土金屬,這樣不僅能夠能節能環保,而且還可以提高它的性能。

鋰電池圖片

近幾年,鋰電池的正極材料隨著時代的變化不斷地更新,從最初的金屬鋰到三元材料。然而,當前除了三元鋰電池比較有發展潛力外,就是稀土鋰電池了。所謂稀土鋰電池就是在鋰電池正極材料中摻雜稀土元素。比如:LiCoO2摻雜Re之後就形成了LiCoReO2化合物。

眾所周知,傳統的鋰電池不僅儲存鋰離子的空間小,容量衰減快,而且不環保,體積易膨脹。對此,在鋰離子電池中引入少量的稀土原子的目的是為了穩定結構,從而減少容量損失,提高迴圈性能,降低體積膨脹的概率。

稀土金屬不改變電極材料的晶體結構,只改變鈷的晶格常數。由於稀土元素位於元素週期表的最下方,因此可知稀土原子半徑較大。如果在正極材料加入稀土元素,那麼會使鈷的層間距離變大,有利於鋰離子更快的遷出與嵌入。

此外,鋰離子遷出後,夾層之間的靜電斥力增加,因此提高鈷層的極化力有利於層結構的穩定。研究者認為應該選擇電荷高、離子半徑小、極化能力強的離子,才能提高正極材料的電化學性能。在稀土元素中,鈰將是不錯選擇材料,因為鈰的半徑較大。

Comments are closed.

旧版