科學家們用氟化鐵合成了一種能夠提高鋰離子電池容量的陰極材料。

隨著對智能手機，電動汽車和可再生能源的需求持續增長，研究人員正在尋找改進鋰離子電池的方法-鋰離子電池是家用電子產品中最常見的電池類型，也是存儲電網規模能源的潛在方式。布魯克海文國家實驗室的一個科學家團隊已經找到了一種提高鋰離子電池能量密度的方法，這可以使電池更耐用，并擴大風能和太陽能的使用。

該團隊還包括馬里蘭大學和美國陸軍研究實驗室的科學家，他們開發出一種能夠使鋰離子電池電極能量密度增加三倍的陰極材料。

“鋰離子電池由陽極和陰極組成，”該團隊的首席科學家秀林秀說。“陰極材料一直是進一步提高鋰離子電池能量密度的瓶頸。”

該團隊合成了一種新的陰極材料，一種改性形式的三氟化鐵（FeF3），由鐵和氟組成，價格低廉且環境友好，已知其本身具有比傳統陰極材料更高的容量。通常用于鋰離子電池的材料基于插層化學;雖然有效，但它只傳輸單個電子，從而限制了陰極。然而，諸如FeF3的化合物可以通過稱為轉化反應的更復雜的反應機理轉移幾個電子。

盡管FeF3具有增加陰極容量的潛力，但該化合物在過去由于其轉化反應的三個并發癥而在鋰離子電池中效果不佳：能效差（滯后），反應速度慢，以及副反應可以降低其騎行壽命。為了克服這些挑戰，科學家們通過稱為化學替代的過程將鈷和氧原子添加到FeF3納米棒中。這讓科學家們操縱反應途徑，使其更具“可逆性”。