近日，大連理工大學(xué)黃昊實(shí)驗(yàn)室，針對(duì)鋰離子二次電池在循環(huán)過(guò)程中，活性物質(zhì)嚴(yán)重體積膨脹，造成電極粉化失效的瓶頸問(wèn)題，提出了碳約束氮化鐵納米核殼結(jié)構(gòu)。利用新技術(shù)后，在500次循環(huán)實(shí)驗(yàn)中，電池仍能維持工作容量，未發(fā)現(xiàn)明顯衰減。相關(guān)成果刊登于《納米能源》期刊。

該項(xiàng)研究結(jié)合等離子體物理和化學(xué)氮化工藝，制備了碳約束氮化鐵納米材料作為鋰離子電池負(fù)極，實(shí)現(xiàn)了鋰離子電池的高密度儲(chǔ)能與電極材料的穩(wěn)定。同時(shí)，電解液可以通過(guò)缺陷位置自由進(jìn)入碳層內(nèi)部，與活性物質(zhì)氮化鐵發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。

柔韌的碳?xì)げ粌H能緩解活性物質(zhì)儲(chǔ)放鋰過(guò)程中的體積漲縮、導(dǎo)致電極粉化失效問(wèn)題，同時(shí)碳層優(yōu)良的本征導(dǎo)電性為界面電荷快速轉(zhuǎn)移提供了有效路徑，從而實(shí)現(xiàn)了碳約束氮化鐵納米材料在鋰離子電池中長(zhǎng)循環(huán)高密度充放電性能。研究成果為提升納米能源材料及器件工程化應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。