Wie wird Wolframtrioxid in kobaltfreien Batterien verwendet?

Eines der aktuellen Themen sind kobaltfreie Batterien, die einfach als eine verbesserte Version der derzeitigen kommerziellen ternären Lithiumbatterien betrachtet werden können. Aufgrund ihrer höheren Energiedichte und niedrigeren Produktionskosten sind sie bei vielen Batterieherstellern beliebt. Wie wird Wolframtrioxid, ein typisches N-Halbleitermaterial aus einem Übergangsmetall, in kobaltfreien Batterien verwendet?

Wie wird Wolframtrioxid in kobaltfreien Batterien verwendet?

Ultrafeines Wolframtrioxidpulver kann nicht nur als Modifizierungsmittel für kobaltfreie Batteriekathodenmaterialien verwendet werden, sondern auch zur Herstellung von Hochleistungsanodenmaterialien eingesetzt werden.

Bei Kathodenmaterialien kann durch die Verwendung von Wolframtrioxidpulver nicht nur die Menge des verwendeten Kobaltmetalls reduziert, sondern auch die spezifische Kapazität und die thermische Stabilität des Produkts effektiv verbessert werden. Bei negativen Elektrodenmaterialien kann durch die Verwendung von Wolframtrioxidpulver die Ratenleistung und die Lithium-Speicherkinetik der hergestellten negativen Elektrodenmaterialien erheblich verbessert werden.

Wie wir alle wissen, liegen die größten Kosten der neuen Energiefahrzeuge in den Strombatterien. Was die derzeit marktbeherrschende ternäre Lithiumbatterie betrifft, so ist das darin enthaltene Kobalt ein sehr wichtiges seltenes Metall. Sein Verbreitungsgebiet ist klein und die Produktion ist gering, so dass der Preis von Kobalt im Vergleich zu anderen seltenen Metallen lange Zeit relativ hoch war, was die Produktionskosten von Strombatterien stark erhöht.

Im Februar 2020 schlug Tesla das Konzept der kobaltfreien Batterien vor, wodurch die Beseitigung von Kobalt in den Vordergrund rückte und verschiedene kobaltfreie Lösungen nach und nach in den Energiebatterieunternehmen auftauchten.

Aufgrund ihrer einzigartigen physikalischen und chemischen Eigenschaften werden Wolframtrioxid-Nanopartikel häufig als Ersatz für Kobalt in Lithium-Ionen-Batterien verwendet, vor allem weil das Wolframoxid eine größere spezifische Fläche, ein höheres spezifisches Gewicht und eine gute mechanische Stabilität aufweist, was die spezifische Energiedichte und die thermische Stabilität des Kathodenmaterials erheblich verbessern kann.Dies bedeutet auch, dass das positive Elektrodenmaterial, das Wolframtrioxid enthält, weniger wahrscheinlich thermochemische Reaktionen mit dem Elektrolyten eingeht, wodurch die Möglichkeit eines starken Anstiegs von Partialdruck und Temperatur in der Batterie verringert wird.

Um die Kapazität und die Lade-/Entladerate der kobaltfreien Batterie weiter zu verbessern, haben einige Forscher darauf hingewiesen, dass Wolframtrioxid-Pulver auch zur Herstellung des negativen Elektrodenmaterials verwendet werden kann. Dabei ist jedoch zu beachten, dass Wolframtrioxid am besten mit Graphen (RGO) kombiniert wird, was die umfassende Leistung der elektrochemischen Lithiumspeicherung von Verbundmaterialien erheblich verbessern kann.

Aufgrund des synergistischen Effekts zwischen Wolframtrioxid und Graphen ist die reversible spezifische Kapazität von WO3/RGO-Nanokompositen bei einer Rate von 0,1C nicht nur viel besser als die von WO3- und RGO-Monomeren, sondern auch größer als die Summe der Kapazitäten der beiden Monomere.

Darüber hinaus haben WO3/RGO-Nanokomposite auch eine stabile Zyklusleistung und eine gute Ratenleistung. Nach 100 Zyklen bei einer Rate von 0,1 C bleibt die reversible spezifische Kapazität bei 635 mA/g, und die Kapazitätserhaltungsrate beträgt 83,4 %. Bei einer Rate von 5 C kann die reversible Kapazität immer noch 460 mA/g beibehalten, was viel höher ist als die theoretische spezifische Kapazität (372 mA/g) von Graphitanodenmaterialien, die in kommerziellen Lithiumbatterien verwendet werden.

Dies deutet auch auf die potenzielle Anwendung des vorbereiteten Wolframtrioxid-Graphen-Verbundmaterials in einer neuen Generation von Lithium-Ionen-Batterien hin. Außerdem könnte die starke Entwicklung von kobaltfreien Batterien dazu beitragen, die Nachfrage nach Wolframtrioxid weiter zu steigern.

Schlussfolgerung

Wir danken Ihnen für die Lektüre unseres Artikels und hoffen, dass er Ihnen helfen kann, eine Antwort auf die Frage zu finden, wie Wolframtrioxid in kobaltfreien Batterien verwendet wird. Wenn Sie mehr über Wolframtrioxid und andere Wolframprodukte wissen möchten, empfehlen wir Ihnen, Stanford Advanced Materials (SAM) zu besuchen, um weitere Informationen zu erhalten.

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