最典型的多电子反应体系--高铁酸盐

最典型的多电子反应体系是高铁酸盐。虽然高铁酸酸盐并不是一类新的化合物，但由于一直以来人们认为高铁酸盐系列化合物不稳定而没有给予足够的重视，因此其应用也仅限于作为一种氧化剂。1998年以色列理工学院的Licht教授等发现高铁酸盐在水溶液体系中能发生如下放电反应。由于放电过程中能发生3电子转移，因而具有非常高的放电容量。这一发现立即引起了世界范围的关注，成为近年来化学电源研究的热点之一。按照这一3电子反应途径，KzFe04的理论容量为406mAh·g，Na2FeO2为485mAh·g，Li2Fe04为601mAh·g。，SrFe04为388mAh·g，MgFe04为558rnAh·g，CaFe04为503mAh·g，BaFe04为313mAh·g，ZnFe04为434mAh·g。，均明显高于现有的正极材料体系。实验证实，采用高铁酸盐为正极、Zn为负极的小型超铁电池具有高出碱性Zn／Mn02电池30％～100％的能量密度。而采用K2FeO2代替MH／Ni电池中的氢氧化镍为正极的新型二次电池已表现出一定的循环特性。0.5C充电、0.2C放电、60％DOD的循环条件下，循环200周后电池仍能保持85％的初始容量。在非水溶液中的研究结果表明，作为锂电池正极的K：FeO。、BaFeO,在放电过程中也能发生3电子反应，实际比容量达300mAh·g-1以上。所有这些结果表明，高铁酸盐系列化合物具备成为新一代高比能二次电池正极材料的潜力。当然，对高铁酸盐来说，当前首先要解决的主要问题是材料的稳定性。因此，应加强对其热力学性质、结构、分解反应动力学的研究，结合包覆、掺杂、合成条件及电解液组成优化等措施寻找改善材料稳定性的办法。在此基础上，开展材料的可充性研究。