在最近的一篇论文发表在杂志上纳米能量,研究人员开发了一种新的复合阳极材料高能锂电池使用多相互动和石墨碳纸。
研究:梯度lithiation加载可控、高利用率在石墨碳主机高能锂电池。图片来源:Illus_man / Shutterstock.com
纸质的碳阳极有密集的锂硬质合金表层和薄纯锂底层,促进了统一和稳定lithiation / delithiation在自行车和高能力。
锂在锂离子电池的阳极
高能量密度锂离子电池的发展(LiBs)碰到了难题,因为有限的理论能力的石墨阳极(C)即372 mAh g1。李通常出现在阴极和电解质的LiBs及其离子(李+)作为电荷载体。李3860 mAh的理论容量高g1和低-3.04 V的电化学势与标准氢电极,和它执行多相与碳材料。亚博网站下载
然而,其在阳极的实际应用是不受控制的形成等因素的阻碍李树突和脆弱的固态电解质间期(SEI),和大量的变化在lithiation / delithiation。
因此,许多的研究正在将李引入石墨矩阵形成一个稳定的多相固体的解决方案可以提供+吸收的网站,增加石墨的理论容量上限,同时进行。此外,随着Li-C硬质合金(LiC锂等阶段6李)将主机+,它将消除抑制枝晶生长的体积变化。
关于这项研究
在这项研究中,研究者合成一个稳定Li-C固溶体涂层石墨电极通过直接浇注熔融李高石墨碳纸上(CP)。首先,一层均匀致密的地方政府投资公司6层表面均匀涂布CP。
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亲脂性的(李亲和力)地方政府投资公司6层诱导强烈的毛细力及其毛孔逐渐抿着的李熔融金属对地方政府投资公司6- cp接口和Li-C阶段形成梯度沿路径。另外,纯金属层形成在CP和地方政府投资公司6层。
李熔融渗透没有填补主机CP的内部空间,顺利地提供了一个缓冲区,以适应在李大体积变化+lithiation / delithiation。
观察
从扫描电子显微镜(SEM)图像,很明显Li-CP /地方政府投资公司6电极保持大量的lithiophilic网站、高孔隙度、快速充电运输路径,和低阻力的流逝+并导致均匀沉积,从而有效地容纳dendrite-free体积变化。
电化学测量表明,总李Li-CP /地方政府投资公司的能力6电极是mAh的8.5厘米2充电后2.0 V马电流密度为1.0厘米2,这是高于金属李和lithiated地方政府投资公司6。
x射线衍射(XRD)数据显示Li-CP /地方政府投资公司6电极维护一个完整的多孔结构,底部lithiated之前李层被地方政府投资公司6李,这促进了利用金属。此外,碳主机有多孔结构,表明底部的枯萎李层没有离子传输限制。
此外,随着金属李完全消耗,地方政府投资公司6参加了delithiation过程补充李层和维持细胞循环。
对称的细胞Li-CP /地方政府投资公司的性能6电极在传统carbonate-based电解质展示了良好的循环稳定性和更小的电压滞后超过600小时/ 300周期。此外,少量的金属李加载Li-CP /地方政府投资公司6电极逐渐消耗,delithiation地方政府投资公司6被要求赔偿,从而导致在界面阻抗略有增加。
结论
研究人员开发了一种多相Li-CP /地方政府投资公司6阳极直接沉淀填词的熔融金属石墨CP李。准备电极表现出良好的电化学稳定性,抑制体积变化和额定容量。树突增长的抑制的解决相关的安全问题和李在阳极的存在对高能量密度填词开辟了新的途径。
参考
道,L。,妈,B。罗,F。徐,Z。郑,Z。黄,H。,巴姨,P。林,F。,梯度lithiation加载可控、高利用率在石墨碳主机高能锂电池,纳米能量、2021、106808、ISSN 2211 - 2855,https://www.亚博老虎机网登录sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285521010570
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