探索将过化学计量与欠化学计量 MIEC 材料结合用于氧离子电池的潜力
材料科学
2025-11-05 v1
摘要
对储能解决方案日益增长的需求推动了人们对下一代电池技术的深入研究。氧离子电池 利用混合离子-电子导体 (MIEC) 氧化物，因其固态、不可燃的特性以及高功率密度的潜力而成为有前景的候选者。本研究探讨了使用过化学计量的 La2NiO4+delta (L2NO4) 作为 OIB 的正极材料，探索其电化学储能能力。半电池测量表明，具有闭孔微观结构的 L2NO4 可以储存氧，在 400 {\deg}C、电流密度为 3.6 uA.cm-2 且电位高达 0.75 V（相对于 1 bar O2）的条件下，实现了 63 mA.h.cm-3 的体积电荷。此外，成功开发了一种结合过化学计量 L2NO4 和欠化学计量 La0.5Sr0.5Cr0.2Mn0.8O3-delta (LSCrMn) 的功能性全电池，展现出优异的循环性能和库仑效率。该全电池在 400 {\deg}C、17.8 uA.cm-2 和 1.8 V 截止电压下，达到了 90 mA.h.cm-3 的最大体积电荷。这一概念验证突显了在 OIB 中结合过化学计量与欠化学计量 MIEC 材料的可行性，并为优化电极材料和调节氧含量以提升性能提供了关键见解。本研究为 OIB 技术的未来发展奠定了基础，旨在开发具有更低电阻和更高效率的材料。
引用
@article{arxiv.2409.05582,
title = {Exploring the potential of combining over- and under-stoichiometric MIEC materials for Oxygen-Ion Batteries},
author = {Silvère Panisset and Alexander Schmid and Alexander Stangl and Juergen Fleig and David Jauffres and Mónica Burriel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.05582},
year = {2025}
}