三氟化鐵或將使鋰電池電極的能量密度翻三倍

據外媒報道，美國馬里蘭大學(UniversityofMaryland，UMD)、美國能源部國立布魯克哈文試驗室(BrookhavenNationalLaboratory)及美國陸軍研究試驗室(USArmyResearchLab)研發并研究了新款正極材料——一款經過改動設計的三氟化鐵(irontrifluoride，FeF3)，該材質或將使鋰電池電極的能量密度翻三倍。

該材料通常被用于鋰電池中，這緊要得益于插層化學(intercalationchemistry)辦法。然而，像三氟化鐵這類復合物通常會通過更為復雜的轉化反應(conversionreaction)傳輸多個電子。

盡管FeF3的電勢可提升陰極的容量，該復合物在鋰電池中的歷史表現并不算好，因為轉化反應存在三大類問題：能效低(滯后現象，hysteresis)、反應速率低、副反應(sidereactions)或導致鋰電池使用壽命縮短。

為克服這類技術挑戰，研究團隊利用化學品置換(chemicalsubstitution)工藝向FeF3納米棒(nanorods)加入了鈷院子及氧原子，使得科研人員能操控反應途徑(reactionpathway)并實現可逆反應。

首先，研究人員在功能性奈米材料研究中心(CenterforFunctionalNanomaterials，CFN)采用透射電子顯微鏡術(transmissionelectronmicroscopy，TEM)觀察FeF3的納米棒，其辨別率高達0.1納米。

隨后，研究人員利用國家同步幅射光源II(NSLS-II)的X射線粉晶衍射(X-rayPowderDiffraction，XPD)光束線，使超亮X射線穿過陰極材料，然后對離散的光加以分解，研究人員或能視覺呈現該材料結構的其它信息。

為評估該款陰極材料的功能性，將CFN與NSLS-II高度先進的圖像及顯微技術相結合成為了其中的關鍵。

美國馬里蘭大學的研究人員表示，該研究策略或能使用到其他高能量轉換材料中，將來的研究也可以采用該辦法改進其它的電池系統。

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