普魯士藍(lán)(PB)是一種用于染色牛仔褲的著名顏料，現(xiàn)已被公認(rèn)為下一代電池的新興材料。由韓國蔚山科學(xué)技術(shù)大學(xué)能源與化學(xué)工程學(xué)院的Hyun-WookLee教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在使用PB開發(fā)低成本、高性能鋰離子電池(LIB)方面取得了重大突破，從而大幅降低了電池價格。
該研究發(fā)表在《納米快報》上，展示了一種新的電解質(zhì)系統(tǒng)，該系統(tǒng)克服了PB動力學(xué)緩慢和價態(tài)失活的限制，實現(xiàn)了穩(wěn)定高效的電池運行。
在這項研究中，研究團隊通過結(jié)構(gòu)水中的OH-自由基引發(fā)碳酸乙烯酯的開環(huán)反應(yīng)，開發(fā)出了一種新型聚合物陰極電解質(zhì)界面層(CEI)。這種創(chuàng)新方法顯著改善了有機電解質(zhì)中的電化學(xué)動力學(xué)，實現(xiàn)了125mAh/g的比容量，并且在500次循環(huán)中具有穩(wěn)定的壽命。
該團隊的成果改變了鋰離子電池的發(fā)展，而鋰離子電池對于電動汽車和其他儲能應(yīng)用的廣泛應(yīng)用至關(guān)重要。然而，傳統(tǒng)的鋰離子電池嚴(yán)重依賴含鋰過渡金屬氧化物作為正極材料，例如鈷和鎳，導(dǎo)致生產(chǎn)成本高昂。因此，這些資源的價格上漲導(dǎo)致電池價格飆升。
相比之下，PB是一種經(jīng)濟高效的材料，由鐵、碳和氮組成。其價格低廉且離子電導(dǎo)率高，使其成為LIB的有吸引力的替代品。然而，到目前為止，對PB的研究并不多，部分原因是鋰的影響帶來的限制。
他們的發(fā)現(xiàn)表明，PB可用作耐用且高效的陰極材料，有望大幅降低LIB的價格。通過改進(jìn)電解質(zhì)來優(yōu)化性能，其應(yīng)用有望涵蓋各種電池領(lǐng)域。
李教授表示：“這項研究標(biāo)志著廉價陰極材料開發(fā)領(lǐng)域的重大范式轉(zhuǎn)變。我們成功地將PB從一種有吸引力的低成本陰極材料轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N可行的商業(yè)選擇。”
第一作者Tae-Ung??Wi補充道：“我們的研究不僅克服了現(xiàn)有PB的局限性，而且有助于未來更高效、更穩(wěn)定的電池開發(fā)。”
這一突破對電池行業(yè)具有深遠(yuǎn)影響，為PB作為下一代正極材料的廣泛應(yīng)用鋪平了道路。
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