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Interface-Structure-Modulated CuF2/CFx Composites for High-Performance Lithium Primary Batteries
Energy & Environmental Materials ( IF 13.0 ) Pub Date : 2021-12-06 , DOI: 10.1002/eem2.12323 Lidong Sun 1 , Cong Peng 1 , Lingchen Kong 1 , Yu Li 1 , Wei Feng 1, 2
Energy & Environmental Materials ( IF 13.0 ) Pub Date : 2021-12-06 , DOI: 10.1002/eem2.12323 Lidong Sun 1 , Cong Peng 1 , Lingchen Kong 1 , Yu Li 1 , Wei Feng 1, 2
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Lithium primary batteries are widely used in various fields where high energy densities and long storage times are in demand. However, studies on lithium primary batteries are currently focused on the gravimetric energy densities of active materials and rarely account for the volumetric energy requirements of unmanned devices. Herein, CuF2/CFx composites are prepared via planetary ball milling (PBM) to improve the volumetric energy densities of lithium primary batteries using the high mass density of CuF2, achieving a maximum volumetric energy density of 4163.40 Wh L−1. The CuF2/CFx hybrid cathodes exhibit three distinct discharge plateaus rather than simple combinations of the discharge curves of their components. This phenomenon is caused by charge redistribution and lattice modulation on the contact surfaces of CuF2 and CFx during PBM, which change the valence state of Cu and modify the electronic structures of the composites. As a result, CuF2/CFx hybrid cathodes exhibit unique discharge behaviors and improved rate capabilities, delivering a maximum power density of 11.16 kW kg−1 (25.56 kW L−1). Therefore, it is a promising strategy to further improve the comprehensive performance of lithium primary batteries through the use of interfacial optimization among different fluoride cathodes.
中文翻译:
用于高性能锂一次电池的界面结构调制 CuF2/CFx 复合材料
锂原电池广泛应用于各种需要高能量密度和长存储时间的领域。然而,目前对锂原电池的研究主要集中在活性材料的重量能量密度上,很少考虑无人设备的体积能量需求。在此,通过行星式球磨(PBM)制备CuF 2 /CF x复合材料,利用CuF 2的高质量密度提高锂原电池的体积能量密度,实现了4163.40 Wh L -1的最大体积能量密度。CuF 2 /CF x混合阴极表现出三个不同的放电平台,而不是其组件放电曲线的简单组合。这种现象是由于在 PBM 过程中 CuF 2和 CF x的接触表面上的电荷重新分布和晶格调制引起的,这改变了 Cu 的价态并改变了复合材料的电子结构。因此,CuF 2 /CF x混合阴极表现出独特的放电行为和改进的倍率能力,提供 11.16 kW kg −1 (25.56 kW L −1). 因此,通过不同氟化物正极之间的界面优化进一步提高锂原电池的综合性能是一种很有前途的策略。
更新日期:2021-12-06
中文翻译:
用于高性能锂一次电池的界面结构调制 CuF2/CFx 复合材料
锂原电池广泛应用于各种需要高能量密度和长存储时间的领域。然而,目前对锂原电池的研究主要集中在活性材料的重量能量密度上,很少考虑无人设备的体积能量需求。在此,通过行星式球磨(PBM)制备CuF 2 /CF x复合材料,利用CuF 2的高质量密度提高锂原电池的体积能量密度,实现了4163.40 Wh L -1的最大体积能量密度。CuF 2 /CF x混合阴极表现出三个不同的放电平台,而不是其组件放电曲线的简单组合。这种现象是由于在 PBM 过程中 CuF 2和 CF x的接触表面上的电荷重新分布和晶格调制引起的,这改变了 Cu 的价态并改变了复合材料的电子结构。因此,CuF 2 /CF x混合阴极表现出独特的放电行为和改进的倍率能力,提供 11.16 kW kg −1 (25.56 kW L −1). 因此,通过不同氟化物正极之间的界面优化进一步提高锂原电池的综合性能是一种很有前途的策略。