배터리에서 희토류 재료의 연구 및 적용
배터리에는 전환 효율이 높고 탄소 배출량이 낮아서 이상적인 녹색 에너지 원이됩니다. 현재 배터리에서 희토류 촉매 물질의 연구 및 적용에는 주로 리튬 이온 배터리, 고체 산화물 연료 전지, 양성자 교환 막 연료 전지, 금속 공기 배터리 및 태양 전지가 포함됩니다.
리튬-이온 배터리는 에너지 밀도, 전력 밀도, 수명이 길고 오염이없는 장점이 있습니다. 양극 재료의 경우, 뒤쳐진 음극 재료의 개발은 리튬 이온 배터리의 성능을 결정하는 핵심 요소입니다. 높은 전하 및 강한 편광 능력과 같은 희토류 요소의 특성에 기초하여, 희토류 원소를 리튬 이온 배터리에 통합하면 리튬 이온 배터리를 수정하는 데 중요한 연구 방향이 될 것입니다. Lee et al. 희토류 요소를 갖는 도핑 된 LIMN2O4와 Y, ND, GD 및 CE와 같은 요소를 갖는 도핑은 LIMN2O4의 격자 상수를 증가시키고 LIMN2O4 프레임 워크의 안정성을 향상시켜 리튬 이온의 이동 속도를 촉진한다는 것을 발견했다. Liu et al. LA 및 AL 도핑 된 LICOO2는 용량과 안정성이 매우 높으며 재료의 속도 성능이 크게 개선된다는 것을 발견했습니다.
고체 산화물 연료 전지 (SOFC)는 산소 또는 다른 산화제를 사용한 산화 환원 반응을 통해 화학 에너지를 전기 에너지로 전환시키는 장치입니다. 다른 유형의 연료 전지와 비교하여 SOFC는 높은 발전 효율, 대규모 에너지 밀도, 높은 모듈성 및 유연한 설계 및 설치를 갖습니다. SOFC는 전해질, 음극, 양극 및 양극판 (연결 재료)과 같은 성분을 포함합니다. 희토류 요소의 독특한 물리 화학적 특성은 연료 전지의 다양한 성분에서 중요한 역할을 보장합니다. 희토류 복합 산화물은 풍부한 이온 성 및 전자 전도도를 가지며,이를 기반으로, 이들은 종종 고체 산화물 연료 전지에서 촉매로 사용된다. GD, SM 및 CE는 유사한 이온 반경을 갖기 때문에, GD 또는 SM을 CEO2로 DOPIGIN은 고도도가 높고 양극 구멍 농도가 증가하여 양극에서의 황성 내성을 크게 향상시킨다.
양성자 교환 막 연료 전지 (PEMFC)는 수소를 사용하거나 가스를 연료 및 산소 또는 공기로 산화제로 사용하며 반응 생성물은 물입니다. 전기 화학적 반응 속도를 개선하기 위해, 촉매 활성이 높은 PT를 사용하여 일정량의 촉매가 가스 확산 전극에 로딩되어야하며, 전형적으로 전기 촉매로 선택됩니다. 그러나 PT의 비싼 가격과 중독에 대한 감수성은 대규모 적용을 제한합니다. 현재, 연구 증가에 따르면, 저렴한 희토류 요소를 2 차 또는 3 차 도펀트로 촉매에 도입하는 것은 생산 비용을 줄일뿐만 아니라 촉매의 활동 및 반성 성능을 크게 향상 시킨다고합니다.
금속 공기 배터리는 높은 에너지 밀도와 고 에너지 전환 효율의 장점을 가지고 있지만, 산소 감소 반응은 여전히 에너지 전환 효율을 향상시키기 위해 촉매 보조를 필요로합니다. 이 분야에서, 이산화 세륨 (CEO2)과 같은 희토류 재료는 우수한 산소 저장 및 방출 능력으로 인해 주목을 받았으며, 이는 반응 환경에서 산소 함량의 조절을 허용합니다. 중국 연구자들은 이것에 대한 광범위한 연구를 수행했습니다. Perovskite Oxides (ABO3)는 현재 전극 재료의 뜨거운 주제입니다. 이들의 전도도는 열악하고 표면적이 제한적이지만, 우수한 2 작용 촉매 성능과 조정 가능한 원소 구성은 상당한 연구 관심을 끌었다. Yan의 연구 그룹은 LACO 0. 75fe 0. 25O3을 준비했으며, 이는 산소 진화 반응 (OER) 및 산소 감소 반응 (ORR) 모두에 대해 우수한 이조 장애 촉매 활성을 나타냈다. 그들은 더 많은 충전 성, 사이클링 안정성 및 뛰어난 내구성을 보여주는 고체 유연성 Zn-Air 배터리를 추가로 조립하여 실제 응용 분야에 큰 잠재력을 제공했습니다 (그림 1).
그림 1 아연 공기 배터리에서 희토류 페 로브 스카이 트 산화물의 성능에 대한 연구
희토류 발광 재료에는 상향 변환 및 하향 전환 발광 재료가 포함되며, 주로 태양 에너지에 의해 효율적으로 활용 될 수있는 파장 범위 인 400-700 nm 범위에 방출 스펙트럼이 있습니다. 상향/하향 전환 기능을 갖는 희토류 기반 발광 재료를 개발하면 태양 전지의 태양 광 변환 효율을 크게 향상시킬 수 있습니다. 많은 연구자들은 염료 감작 태양 전지에서 광 흡수 및 광전류 개선에 탁월한 기여를했습니다. 광 캡처를 향상시키기 위해 Hafez et al. 합성 TIO2 : EU 3+/TIO2 염료 감작 태양 전지를위한 나노 입자 이중층 전극. 그는 et al. 처음으로 유기 할라이드 페 로브 스카이 트 태양 전지의 효율을 향상시키기 위해 상향 변환 발광 재료를 사용했습니다. Ramasamy et al. 통합 -NAGDF4 : Ag 나노 입자를 갖는 yb3ER3FE 상향 전환 나노 입자를 사용하여 염료 감작 태양 전지를위한 반사 메커니즘을 형성하여 효율성을 크게 향상시킨다.
Scandium, Yttrium, Samarium, Europium과 같은 고순도 희토류 금속은 HNRE에 의해 생산 된 유로움은 배터리 재료의 연구 및 생산에 널리 적용될 수 있습니다. 우리는 또한 6N 순수 희토류 산화물, 염화물 및 희토류 스퍼터링 표적 및 PVD 공정을위한 증발 물질과 같은 다른 형태의 희토류 재료를 제공합니다.