研究人员将硒化锰阳极嵌入3D碳纳米片基质 可避免锂离子电池阳极膨胀

据《盖世汽车新闻》报道，锂离子电池(LIB)是可持续能源技术的未来。但在不断提高电池容量的研发过程中，电池的正极体积会急剧膨胀，从而引发安全问题。据外媒报道，近日，韩国研究人员发现了一种创新、简单且低成本的方法，即将硒化锰阳极嵌入3D碳纳米片矩阵中，可以避免锂离子电池体积的剧烈膨胀，提高电池的能量密度。

(来源:化学工程)

作为下一代能源解决方案，用于电气设备或电动汽车的可再生能源LIB一直备受关注。然而，目前使用的LIB正极存在很多缺点，包括离子电子电导率低、充放电循环过程中结构发生变化、比容量低，极大地限制了电池的性能。

为了找到更好的阳极材料，韩国海洋大学的康骏博士和韩国釜山国立大学的同事设计了一种独特的阳极，可以克服现有阳极的许多效率问题。康骏博士说:“我们一直在关注硒化锰(MnSe)。硒化锰是一种价格低廉的过渡金属化合物，因其导电性高，适合发展半导体和超级电容器而为大众所熟知。所以这种材料也可能适用于LIB阳极。”但MnSe在充放电循环过程中体积会发生剧烈变化(约160%)，不仅会降低电极性能，还会引发安全问题。

为了防止这种体积变化，研究人员开发了一种简单而低成本的工艺:将MnSe纳米粒子均匀地注入到三维多孔碳纳米片基质(3DCNM)中。在研究人员新开发的名为“MnSe 3D CNM”的负极材料中，碳纳米片支架可以使锚定的MnSe纳米颗粒具有许多优点，如大量的活性位点和增强的与电解质的接触面积，并可以避免严重的体积膨胀。

研究人员可以合成多种MnSE3CNM材料，其中MnSE3CNM-1.92表现出最好的循环稳定性和倍率性能。当它与锂锰(III，IV)氧化物(LiMn2O4，一种常用的阴极材料)结合在一个完整的电池中时，团队观察到MnSE3CNM-1.92可以持续显示出优异的电化学性能，包括优异的锂离子和电子传输动力学。

研究小组对这项成果的潜在影响感到非常兴奋。正如康博士所说，“通过使用有益的填充支架，我们开发的新阳极可以提高电池的性能，实现可逆储能。这种策略也适用于其他具有大表面积和高稳定性纳米结构的过渡金属硒化物，从而应用于存储系统、电催化和半导体。”据《盖世汽车新闻》报道，锂离子电池(LIB)是可持续能源技术的未来。但在不断提高电池容量的研发过程中，电池的正极体积会急剧膨胀，从而引发安全问题。据外媒报道，近日，韩国研究人员发现了一种创新、简单且低成本的方法，即将硒化锰阳极嵌入3D碳纳米片矩阵中，可以避免锂离子电池体积的剧烈膨胀，提高电池的能量密度。

(来源:化学工程)

作为下一代能源解决方案，用于电气设备或电动汽车的可再生能源LIB一直备受关注。然而，目前使用的LIB正极存在很多缺点，包括离子电子电导率低、充放电循环过程中结构发生变化、比容量低，极大地限制了电池的性能。

为了找到更好的阳极材料，韩国海洋大学的康骏博士和韩国釜山国立大学的同事设计了一种独特的阳极，可以克服现有阳极的许多效率问题。康骏博士说:“我们一直在关注硒化锰(MnSe)。硒化锰是一种价格低廉的过渡金属化合物，因其导电性高，适合发展半导体和超级电容器而为大众所熟知。所以这个m……erial也可适用于LIB阳极。“然而，在充放电循环过程中，MnSe的体积会发生剧烈变化(约160%)，这不仅会降低电极性能，还会引起安全问题。

为了防止这种体积变化，研究人员开发了一种简单而低成本的工艺:将MnSe纳米粒子均匀地注入到三维多孔碳纳米片基质(3DCNM)中。在研究人员新开发的名为“MnSe 3D CNM”的负极材料中，碳纳米片支架可以使锚定的MnSe纳米颗粒具有许多优点，如大量的活性位点和增强的与电解质的接触面积，并可以避免严重的体积膨胀。

研究人员可以合成多种MnSE3CNM材料，其中MnSE3CNM-1.92表现出最好的循环稳定性和倍率性能。当它与锂锰(III，IV)氧化物(LiMn2O4，一种常用的阴极材料)结合在一个完整的电池中时，团队观察到MnSE3CNM-1.92可以持续显示出优异的电化学性能，包括优异的锂离子和电子传输动力学。

研究小组对这项成果的潜在影响感到非常兴奋。正如康博士所说，“通过使用有益的填充支架，我们开发的新阳极可以提高电池的性能，实现可逆储能。这种策略也适用于其他具有大表面积和高稳定性纳米结构的过渡金属硒化物，从而应用于存储系统、电催化和半导体。”

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