解析钴酸锂离子电池与锂离子铁氧化物电池

锂钴氧化物电池和锂离子氧化铁电池

据国外报道，近日，阿尔贡国家实验室(argonnenationallaboratory，简称argonnenationalaboratory)科研人员与美国西北大学沃尔弗顿合作(natural)，研制出了氧化铁、锂可充电电池(li-ionironoxide,rechargeablelithium-iron-oxidebattery)。与普通锂钴氧化物电池(锂钴氧化物可充电电池、锂钴氧化物电池)相比，其锂离子运动更大，因为其容量大，从而延长了电动汽车的电池寿命。

讨论为美国能源部的能源前沿研究中心(EnergyFrontierResearchCenter)支持的项目,和其研究结果公布到自然能源(NatureEnergy),沃尔弗顿博士博士后研究实验室成员ChunZhanZhenpengYao顶部和阿贡实验室讨论论文的作者(firstauthors)。沃尔弗顿和姚进行了计算，而阿贡的实验室作为研究的实验部分。

在充放电过程中，锂离子在正极和负极之间来回移动。当电池充电时，锂离子回到阳极并被储存在那里。阴极是由锂离子、过渡金属和氧气组成的复合物。一般来说，过渡金属是钴，当锂离子从正极到负极来回移动时，它能有效地储存和释放电流。阴极的电容受过渡金属中电子数量的限制，过渡金属将参与电池中的化学反应。

锂钴氧化物电池已经上市20年了，但是经过长时间的讨论，研究人员发现了另一种更便宜、更强大的可充电电池。沃尔弗顿团队首先采用了两种新策略来提高普通锂钴电池的性能:用铁代替钴，以及迫使氧气进入化学反应。储存氧气和释放电力的能力自然会新增电池的功率，让它储存和使用更多的锂离子。其他的研究团队也做了同样的事情，但很少成功。

通过数值计算，沃尔弗顿和姚发现了一个具有可逆化学反应的新公式。首先，这个团队用铁代替了钴，铁是元素周期表上最便宜的金属。然后，通过计算，他们找到了锂离子、铁离子和氧离子的正确平衡，这样它们就可以在不引起氧逸出的情况下同时驱动可逆反应。更重要的是，电池将从四个锂离子开始，而不是一个，新增其容量。铁和氧将驱动电池发生反应，允许四个锂离子在正极和负极之间来回移动。