活性物質研究與高分辨率透射電子顯微鏡(HRTEM)和能量色散x射線能譜(EDX)
新材料可以大大提高存儲容量和充電電池的循環穩定性。在這些材料是熵值氧化物(HEO),穩定的結果從一個無序分佈的元素。HEO,電化學性能可以被定製,被科學家發現納米技術專家團隊的霍斯特•哈恩卡爾斯魯厄理工學院(裝備)。研究人員在《自然》雜誌上報道了他們的發現。
可持續能源供應需要可靠的存儲系統。可充電的需求電化學能量儲存設備的固定和移動應用程序增加了在過去的幾年中,預計將迅速在未來繼續增長。電池是他們最重要的屬性之一存儲容量和循環穩定性,即可能充電和放電過程的數量沒有任何損失的能力。由於其高穩定性,一個全新的類材料稱為熵氧化物(HEO)預計將導致重大改進。此外,電化學性能的HEO可以定製不同的成分。第一次,科學家們的裝備研究所的納米技術(INT)和卡爾斯魯厄納米微設施(KNMF),亥姆霍茲研究所的烏爾姆(HIU)由裝備和烏爾姆大學,共同建立和印度理工學院在馬德拉斯已經演示了HEO轉換材料是否適合可逆鋰存儲。轉換電池基於電化學材料轉換允許增加存儲的能量,而電池重量減少。科學家們利用HEO產生徑的電極,存活超過500充電週期沒有任何明顯的降解能力。
納米材料的霍斯特•哈恩教授,主任工具包的INT,熵值氧化物研究的先驅者之一。科學家們發表的幾個仍對這些罕見的出版物新材料人們已經知道的僅僅幾年。HEO由於熵的特殊性質穩定。這使得它們與已經更為人所知的熵值的合金。Entropy-stabilized HEO是複雜氧化物含有5個或更多不同的金屬陽離子的數量和展出一個單相晶體結構。儘管典型元素的晶體結構不同,它們形成一個聯合晶格和分發水晶沒有任何明顯的位置順序。這種材料,也稱為高熵,穩定的材料,可能因為它遷移的晶格缺陷。
“高穩定,不同的金屬陽離子的相互作用,以及大量的可行的元素組合,HEO開放想不到的機會,”霍斯特•哈恩教授說。自然通訊的研究集中在HEO基於過渡金屬(TM-HEO),以鋰離子電導率高。通過透射電子顯微鏡(TEM),研究人員研究了TM-HEO的結構及其對轉化反應的影響。他們發現,刪除一個元素只有減少熵和循環穩定性造成不利影響。每個元素TM-HEO電化學行為的影響,這樣的材料可根據各種應用程序。結果是一個模塊化的電極材料的系統開發方法。“我們的研究表明,entropy-stabilized HEO大大不同於古典轉換材料,”霍斯特•哈恩說。“開放他們的全部潛力對於能源存儲應用程序,但是,進一步的研究是必要的。”
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