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水质监控电池发现者用新涂层来改善电池的寿命

锂电池循环历程中,这些杂质会累积在电池富镍阴极中。而在水质监控锂电池中,镍虽然是能量密度的关键 ,但同时它也是不动摇 的。这招致 在第一次充电和放电循环时代 在阴极外貌构成 杂质,这反过去 又使电池的存储容量赶忙 镌汰 10% 到 18%。此外,镍在阴极结构 的外貌下发作 了不动摇 性,随着时间 的推移,这也最先 降低电池的存储容量。

2019 年,斯坦利·惠廷安(Stanley Whittingham)与其他两位迷信 家因在 1970 年月 开发锂离子电池而取得 诺贝尔化学奖。以后 ,这项手艺 已经取得 了长足的行进 ,但征求 Whittingham 在内的研讨 职员 仍在起劲 经过 实验分别 的质料来刷新 它们,而作为阴极的一个有希望的质料是一种名为 NMC 811 的镍锰钴质料。

在 Whittingham 的导游 下,由纽约州立大学宾汉姆顿分校、动力 部和橡树岭国度 实验室的研讨 职员 组成的团队对 NMC 811 举行 了多项化学研讨 。希望这将防止 阴极中的不动摇 性,研讨 职员 经过 X 射线和中子衍射研讨 对这一点举行 了视察。

研讨 者 Hui Zhou 表现 :“中子很容易穿透阴极质料,展现 出铌和锂原子的位置 ,这为更好地相识 铌的改性历程是怎样 事情的。中子散射数据批注 ,铌原子动摇 了外貌以镌汰 第一周期的损失,而在更高的温度下,铌原子取代了阴极质料外部 更深的一些锰原子以提高 恒久的容量维持 ”。

通话这种镍锰钴质料,在初次 充电循环中就能镌汰 容量损失。最终,它也提供了更好的恒久功用 ,招致 在250个充电周期内容量维持 率抵达 93.2%。迷信 家们以为 新的电池设计有很大的潜力,特殊 是在高密度存储是一个优先事项的情形 下,例如在电动运输范围 。

Whittingham 说:“在电化学功用 和结构 动摇 性方面让 NMC 811 成为一种候选的阴极质料,可用于更高能量密度的运用 ,如电动汽车。将铌涂层与用铌原子交流 锰原子相勾搭 ,多是 提高 初始容量和恒久容量维持 率的更好要领。运用 如今 NMC质料的多顺序 制造工艺,这些修正 可以很容易地扩展 规模”。

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