
Stanley Whittingham作为锂离子电池的创始者之一,于2019年获得诺贝尔化学奖。Whittingham在2020年10月与同事FengxiaXin共同发表的论文中阐述了锡基材料作为下一代锂离子电池阳极材料的情况。
德勤最近的一项研究发现,消费者最关心的电动汽车相关问题是它们的行驶里程。例如,在德国,33% 的人将里程作为他们最关心的性能。论文中解释说,要增加一次充电的里程,减少消费者的这种担忧,并朝着汽车电气化目标前进,阳极的能量密度必须增加。
在电动车中,大多数当前商用的锂离子电池的阳极是一种石墨基材料,理论能量密度非常低,仅为747 AhL-1。根据该论文,锡和硅是最受欢迎的候选产品,两者都在被广泛研究,因为两种产品都能够达到与纯锂基本相同的体积能量密度。正如ITA《锡在锂离子电池中的应用》报告中所讨论的,锡和硅在获得和失去电荷时都面临降解问题,而锡复合材料已被证明能保持完整,因此性能更好。
两位学者他们自己的工作中评估的阳极复合材料是锡铁碳(Sn-Fe-C)。Sn-Fe-C 复合材料的价格、放电率和充电率都优于之前的Sn-Co-C配方。在1:0.25:10 比率(锡:铁:碳)中,阳极在140个循环中表现出出色的性能。这个速率是石墨的两倍。Sn-Fe 纳米结构材料还表现出出色的容量保持能力,在200个循环内保持约1.55 Ah mL-1。
两位学者指出,在Sn-Fe-C或Sn-Fe阳极商业化之前,还需要进行一些改进,特别是关注在第一个放电周期中损失的能量。文章最后提到,其他离子电池,如钠离子电池和钾离子电池,具有与锂离子电池相似的化学成分,这意味着锡基复合材料也有助于提高其性能。


