混合CFx/CrxOy作为锂一级CTM蓄电池的高能量和高功率正极
发布时间：2026-07-20 17:36:57 点击： 次
混合CFx/CrxOy复合材料设计为高能量密度、高功率密度、宽工作温度范围和长保质期锂初级电池。添加 CrxOy在Li/CF中x电池不仅有效缓解初始电压延迟，还显著提升低温下的速率能力，并减少高速率放电时的总热量。对于优化的Li/（CFx-CrxOy混合动力电池（CFx/CrxOy质量比为55/33），能量密度分别达到0.02摄氏度和1摄氏度时的631.92和564.41 Wh/kg。此外，这些混合电池在高温和低温下都表现出惊人的放电速率，在−40°C至55°C间的容量保持率近乎100%，证明其在宽温条件下也能正常使用。值得注意的是，这项工作是首次报告混合电池在−40°C和1°C高放电条件下达到540.26 Wh/kg的高能量密度。此外，Li/（CFx-CrxOy混合动力电池的保质期令人满意，储存285天后容量保留率分别为99.26%和95.09%，储存时间为25°C时195天。
EaglePicher Technologies 开发了多种 Li/（CFx-MnO2）混合电池，具有卓越的功率能力和低温性能[18]。例如，他们的LCF-134型号额称容量为4.4 Ah，可在−40至60°C间0.5摄氏度放电，提供458 Wh/kg的能量密度。LCF-136HR展现出更高的转速性能，在接近2摄氏度时能提供350瓦特/千克的能量密度。此外，Li/（CFx-MnO2混合电池的皮肤温度相比Li/CF降低了10多°Cx细胞温度为0.125摄氏度[11]。
除了商业应用外，研究人员还探索了多种配置以增强Li/（CF）x-MnO2混合动力电池。Yang等人补充了CFx在Li/MnO中2电池以提高比容量和安全性[19]。Li 等人研究了不同布置对 CF 电化学性能的影响x/MnO2混合阴极[20]。他们发现CF的平行排列x以及MnO2（CFx||ΜN2）提供了最佳的电化学性能，在5摄氏度放电时（基于阴极材料）可提供6599瓦特/千克和1814瓦特/千克。然而，这种特定电极制造方法的广泛应用仍然具有挑战性。
另一方面，像CF这样的复合材料x@MnO2纳米线已被设计和合成用于高能量和高功率密度的一次锂电池[10]。在这些复合材料中，MnO2纳米线交织并紧密包裹在碳纤维上x浮出水面。MnO 的加入2纳米线不仅有助于提升容量并改善放电电压平台，还形成了合适的三维导电框架，并增强了CF的润湿性x浮出水面。这场CFx@MnO2纳米线混合阴极实现了最大能量密度1613.9 Wh/kg和最大功率密度9781.0 W/kg（基于阴极材料）[10]。此外，新增了MnO2可以降低Li/CF中膨胀力的值和增长速率x电池[12]。Li等人也报告了CF的一种简单化学修饰x与δ-MnO 合作2[13]. 1.0 阿利/δ-MnO2@CFx袋状电池展现出4.39×10的超高功率密度4W/kg，能量密度为7.60×10230摄氏度时的wh/kg（基于阴极材料）。这种优异的速率性能得益于δ-MnO之间的化学键2以及CFx[13].
另一种常见于一次级电池和混合阴极的金属氧化物是农业2V4O11（特别行动官）[15], [16], [17], [21], [22].Gan 等人开发了一种 CFx/农业2V4O11专为高速脉冲应用设计的双化学阴极系统[17]。在该电极设计中，采用了具有高能量密度CF的阴极材料x夹在两层集电极之间，而集电极又夹在两层具备高功率SVO能力的阴极材料之间。这种配置有效利用了SVO和CF的优势x材料。现在，锂电池采用混合农业阴极2V4O11以及CFx曾用于人体植入物[16]。此外，混合CFx/SVO/石墨烯（G）阴极在幼鲑鱼声学遥测系统（JSATS）中展现出有前景的潜力[15]。在这种混合阴极中，LiF形成引起的阻抗增加通过SVO还原过程中的银沉积有效缓解。石墨烯添加剂的共存进一步减少了初始电压延迟，从而延长工作电压并增强电子导电性，具体容量为5°C时462 mAh/g和1°C时661 mAh/g[15]。Li 等人也研究了农业2画外音2邮局4/CFx作为一次电池的混合阴极[14]。通过修饰Ag。2画外音2邮局4/CFx他们成功控制了重力和体积容量，还减轻了高电流脉冲下的电压降。与SVO类似，金属农业0放电过程中形成的纳米颗粒，产生导电的Ag。0阴极内的网络和整体导电性提升[14]。
除了MnO2、SVO 和 农业2画外音2邮局4，铬氧化物（铬xOy）也被探索为阴极材料，主要用于锂二级电池 [23]， [24]， [25]， [26]， [27]， [28]， [29]， [30]。在各种铬氧化物中，八铬反二氧化物（Cr8O21）因其理论比容（642 mAh/g）和低成本，被视为潜在候选者[30]。Cr8O21由6 Cr（VI）和2 Cr（III）组成，平均价态为+5.25，其中Cr（VI）具有电化学活性。在实用电池中，Cr8O21初始容量为395 mAh/g[27]，经过Al后提升至490 mAh/g2O3原子层沉积涂层[30]。尽管如此，Cr8O21由于其第一周期不可逆容量较大且周期稳定性较差，通常仅限于一次电池[27]。在CrO中x/10%eCFx电池中，F原子被观察到从CF迁移x转为CrOx从而实现LiF均匀分布，提升离子和电子电导率，最终提升高速率放电性能[31]。因此，CrxOy，其电子导电率优于CF，放电电压更高x，成为锂一级电池混合阴极的一个有前景的候选，以提升速率性能并缓解初始电压延迟。
然而，同时实现高能量密度、卓越速率能力、宽温性能和长期保质期仍是先进锂一次电池面临的关键挑战。在这部作品中，一系列CFx/CrxOy不同质量比的混合复合材料被合理设计和研究，作为锂一级电池的高能量和高功率阴极。具体来说，Li/（CF）的放电进程、速率性能、宽温性能、热量产生和储存性能x-CrxOy） 电池被系统性地研究。
图形摘要
EaglePicher Technologies 开发了多种 Li/（CFx-MnO2）混合电池，具有卓越的功率能力和低温性能[18]。例如，他们的LCF-134型号额称容量为4.4 Ah，可在−40至60°C间0.5摄氏度放电，提供458 Wh/kg的能量密度。LCF-136HR展现出更高的转速性能，在接近2摄氏度时能提供350瓦特/千克的能量密度。此外，Li/（CFx-MnO2混合电池的皮肤温度相比Li/CF降低了10多°Cx细胞温度为0.125摄氏度[11]。
除了商业应用外，研究人员还探索了多种配置以增强Li/（CF）x-MnO2混合动力电池。Yang等人补充了CFx在Li/MnO中2电池以提高比容量和安全性[19]。Li 等人研究了不同布置对 CF 电化学性能的影响x/MnO2混合阴极[20]。他们发现CF的平行排列x以及MnO2（CFx||ΜN2）提供了最佳的电化学性能，在5摄氏度放电时（基于阴极材料）可提供6599瓦特/千克和1814瓦特/千克。然而，这种特定电极制造方法的广泛应用仍然具有挑战性。
另一方面，像CF这样的复合材料x@MnO2纳米线已被设计和合成用于高能量和高功率密度的一次锂电池[10]。在这些复合材料中，MnO2纳米线交织并紧密包裹在碳纤维上x浮出水面。MnO 的加入2纳米线不仅有助于提升容量并改善放电电压平台，还形成了合适的三维导电框架，并增强了CF的润湿性x浮出水面。这场CFx@MnO2纳米线混合阴极实现了最大能量密度1613.9 Wh/kg和最大功率密度9781.0 W/kg（基于阴极材料）[10]。此外，新增了MnO2可以降低Li/CF中膨胀力的值和增长速率x电池[12]。Li等人也报告了CF的一种简单化学修饰x与δ-MnO 合作2[13]. 1.0 阿利/δ-MnO2@CFx袋状电池展现出4.39×10的超高功率密度4W/kg，能量密度为7.60×10230摄氏度时的wh/kg（基于阴极材料）。这种优异的速率性能得益于δ-MnO之间的化学键2以及CFx[13].
另一种常见于一次级电池和混合阴极的金属氧化物是农业2V4O11（特别行动官）[15], [16], [17], [21], [22].Gan 等人开发了一种 CFx/农业2V4O11专为高速脉冲应用设计的双化学阴极系统[17]。在该电极设计中，采用了具有高能量密度CF的阴极材料x夹在两层集电极之间，而集电极又夹在两层具备高功率SVO能力的阴极材料之间。这种配置有效利用了SVO和CF的优势x材料。现在，锂电池采用混合农业阴极2V4O11以及CFx曾用于人体植入物[16]。此外，混合CFx/SVO/石墨烯（G）阴极在幼鲑鱼声学遥测系统（JSATS）中展现出有前景的潜力[15]。在这种混合阴极中，LiF形成引起的阻抗增加通过SVO还原过程中的银沉积有效缓解。石墨烯添加剂的共存进一步减少了初始电压延迟，从而延长工作电压并增强电子导电性，具体容量为5°C时462 mAh/g和1°C时661 mAh/g[15]。Li 等人也研究了农业2画外音2邮局4/CFx作为一次电池的混合阴极[14]。通过修饰Ag。2画外音2邮局4/CFx他们成功控制了重力和体积容量，还减轻了高电流脉冲下的电压降。与SVO类似，金属农业0放电过程中形成的纳米颗粒，产生导电的Ag。0阴极内的网络和整体导电性提升[14]。
除了MnO2、SVO 和 农业2画外音2邮局4，铬氧化物（铬xOy）也被探索为阴极材料，主要用于锂二级电池 [23]， [24]， [25]， [26]， [27]， [28]， [29]， [30]。在各种铬氧化物中，八铬反二氧化物（Cr8O21）因其理论比容（642 mAh/g）和低成本，被视为潜在候选者[30]。Cr8O21由6 Cr（VI）和2 Cr（III）组成，平均价态为+5.25，其中Cr（VI）具有电化学活性。在实用电池中，Cr8O21初始容量为395 mAh/g[27]，经过Al后提升至490 mAh/g2O3原子层沉积涂层[30]。尽管如此，Cr8O21由于其第一周期不可逆容量较大且周期稳定性较差，通常仅限于一次电池[27]。在CrO中x/10%eCFx电池中，F原子被观察到从CF迁移x转为CrOx从而实现LiF均匀分布，提升离子和电子电导率，最终提升高速率放电性能[31]。因此，CrxOy，其电子导电率优于CF，放电电压更高x，成为锂一级电池混合阴极的一个有前景的候选，以提升速率性能并缓解初始电压延迟。
然而，同时实现高能量密度、卓越速率能力、宽温性能和长期保质期仍是先进锂一次电池面临的关键挑战。在这部作品中，一系列CFx/CrxOy不同质量比的混合复合材料被合理设计和研究，作为锂一级电池的高能量和高功率阴极。具体来说，Li/（CF）的放电进程、速率性能、宽温性能、热量产生和储存性能x-CrxOy） 电池被系统性地研究。