东方时讯网化学家和工程师一直在努力创造越来越高效、价格低廉且稳定的电池技术，以为各种电子设备供电。为此，他们一直在利用地球上丰富的材料(例如铁和锰)的多重氧化还原反应，这可能有助于降低电池制造成本。
首尔国立大学的一组研究人员确定了a-LiFeSO4F，这是一种非晶态氟硫酸铁电极，可用于开发更实惠的大容量电池。该电极发表在NatureEnergy的一篇论文中，专门用作阴极(即电池中带正电的电极，电子通过该电极进入电子设备)。
他们创造的氟硫酸铁阴极的灵感来自于他们在之前的一项工作中引入的纳米复合材料，他们还阐明了其支撑的氧化还原机制和表面转化反应。这种材料由纳米锂和过渡金属化合物组成。
“以前，我们正在研究从我们的纳米复合阴极材料中获得额外容量的策略，”进行这项研究的研究人员之一KisukKang告诉TechXplore。“由于该材料的氧化还原机制类似于转化反应，通常通过高能球磨合成，因此我们能够更好地了解转化反应和机械化学合成。”
该团队的新研究基于他们之前研究中收集的观察结果和发现。具体来说，他们过去的发现激发了他们探索纳米复合阴极材料的转化反应与嵌入能力相结合的可能性，从而使他们能够释放其中过渡金属氧化物的独特能力。
“在这个概念的发展过程中，我们思考了如何有效地提高嵌入/转换双电极材料的可逆性，”康解释道。“考虑到转化反应的性质，我们得出的结论是，无定形结构可以帮助实现这一目标。”
Kang及其同事实现的阴极由LiFeSO4F制成，但具有无定形(即非结晶)结构。这种材料可以使用机械化学过程轻松合成，特别是通过氟化锂(LiF)和硫酸铁(FeSO4)的高能球磨来合成。
研究人员的阴极的一个显着优势是它支持通过称为嵌入和转换的两个过程可逆地插入和提取锂离子。这显着增加了其累积容量，进而可以提高电池的寿命和性能。
“我们的研究揭示了非晶结构在实现双型嵌入/转换电极材料的可逆性方面的新作用，”Kang说。“非晶结构中插层和转化反应的可逆和同时利用广泛适用于其他过渡金属化合物，从而扩大了高能量密度正极材料的候选范围。”
未来，该研究团队推出的正极可用于打造高容量、低成本的电池技术。此外，其潜在的化学过程也可以使用其他过渡金属化合物进行复制，这将为基于地球丰富的材料创建高性能阴极开辟新的可能性。
“自从我们验证了我们的概念以来，我们一直在探索一个更广阔的组成空间来识别其他可能的正极材料，”Kang补充道。“此外，我们正在研究与非晶结构合成相关的一般控制规则以及非晶化与嵌入能力之间的相关性。”