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中國(guó)研究人員制備具有氮化鋰梯度的3D碳基鋰負(fù)極 可提高鋰金屬電池的穩(wěn)定性
日期:2022-10-20   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_qianjiao 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
據(jù)外媒報(bào)道,武漢工程大學(xué)(Wuhan Institute of Technology)與重慶綠色智能技術(shù)研究院(Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology)的研究人員在《能源化學(xué)》(Energy Chemistry)雜志上發(fā)表了一篇論文,主要涉及在3D碳基鋰負(fù)極中原位生成Li3N濃度梯度,從而形成高度穩(wěn)定的鋰金屬電池。

(圖片來(lái)源:sciencedirect)

目前,由于便攜式電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車和清潔能源存儲(chǔ)設(shè)備迅猛發(fā)展,開發(fā)高儲(chǔ)能、長(zhǎng)壽命的可充電電池已成為當(dāng)務(wù)之急。與標(biāo)準(zhǔn)氫電極相比,鋰具有高質(zhì)量比容量(3860 mAhg-1)和低電化電勢(shì)(−3.04 V),對(duì)于下一代儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是最有前景的負(fù)極材料之—。

然而,鋰的電化學(xué)不穩(wěn)定性和無(wú)主體特性,在鋰電鍍/剝離過(guò)程中會(huì)引起枝晶不可控生長(zhǎng)和體積過(guò)分膨脹。這會(huì)導(dǎo)致難以彌補(bǔ)的電解質(zhì)消耗和內(nèi)部短路,影響鋰金屬負(fù)極的實(shí)際應(yīng)用。

在這項(xiàng)研究中,研究人員采用熱擴(kuò)散法,在碳基框架上原位制備具有Li3N梯度的三維鋰負(fù)極(CC/Li/Li3N)。密度泛函理論計(jì)算表明,Li+在Li3N層上的擴(kuò)散能壘,比在鋰表面上低近20倍。這說(shuō)明在鋰電鍍/剝離過(guò)程中Li3N能有效促進(jìn)Li+擴(kuò)散,并能承受高電流密度。

通過(guò)原位光學(xué)顯微鏡進(jìn)一步證實(shí),Li3N可以使Li+有效地通過(guò)電極/電解質(zhì)界面,并在高電流密度下穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)無(wú)枝晶生長(zhǎng)。將這種負(fù)極與LiFePO4正極相結(jié)合,在電解液電池和固態(tài)電芯中,整個(gè)電芯表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性和高容量保持率。這表明CC/Li/Li3N負(fù)極具有良好的商業(yè)普適性。

原標(biāo)題: 中國(guó)研究人員制備具有氮化鋰梯度的3D碳基鋰負(fù)極 可提高鋰金屬電池的穩(wěn)定性
 
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