Vysoko bezpečná kompozitná lítiová kovová anóda je ďalšou generáciou batérie s vysokou hustotou energie?
The research group of Professor Zhang Qiang from the Department of Chemical Engineering of Tsinghua University published the paper "Coralloid Carbon Fiber-Based Composite Lithium Anode for Robust Lithium Metal Batteries" in the well-known journal "Joule" in the energy field. Important progress has been made in the field of high-safety and high-capacity composite lithium metal anodes. The research was selected as the cover article of this issue of Joule, and the cover image was published.
Kovové lítium má extrémne vysokú teoretickú špecifickú kapacitu a najnižší oxidačno-redukčný elektródový potenciál, takže sa stalo najideálnejším anódovým materiálom pre ďalšiu -generáciu vysoko{1}}energetických-akumulátorov energie (nasledujúca -generačné pevné-lítiové batérie, lítiové-batérie so sírou, lítiové-batérie so vzduchom atď.). Avšak problém s dendritom počas procesu nabíjania a vybíjania kovového lítia a nestabilita lítium-elektrolytového filmu rozhrania vážne znižuje účinnosť cyklu lítiových kovových batérií, skracuje životnosť batérie a dokonca prináša určitý stupeň bezpečnostných rizík. brzdia vývoj lítiových kovových batérií.
The cover picture uses a metaphor to express the design idea of "composite lithium metal negative electrode". The composite lithium metal negative electrode based on lithiophilic carbon fiber is likened to a ship, which can sail stably in the "ocean" of molten lithium.
Nedávno výskumníci navrhli množstvo kovových lítiových anód založených na vodivých uhlíkových rámoch alebo kovových rámoch. Mnohé z týchto štruktúr však neboli vopred-komplexované s kovovým lítiom, ale boli testované v polovičných-článkoch ako kolektory prúdu bez lítia-. Takéto kolektory prúdu bez lítia-je ťažké priamo aplikovať na plné články. Ťažiskom výskumu sa preto stalo, ako efektívne predzmiešať-kov lítia do štruktúry kolektora prúdu, aby sa vytvorila-vysoko výkonná kompozitná lítiová kovová anóda, ktorú možno priamo zostaviť ako plnú batériu.
Výskumný tím profesora Zhang Qiang z univerzity Tsinghua navrhol kompozitnú lítiovú kovovú zápornú elektródu s koralovým-uhlíkovým vláknom roztaveným a naplneným lítiom v reakcii na naliehavý dopyt po kompozitných elektródach v kovových lítiových batériách. Povrch skeletu uhlíkových vlákien (CF) je upravený na litiofilný povrch metódou galvanického pokovovania striebrom, takže tekuté roztavené lítium môže byť rýchlo absorbované do skeletu uhlíkových vlákien (CF/Ag) so striebrom, takže na získanie vysokého výkonu Kompozitná lítiová kovová anóda (CF/Ag{1}}Li).
On the one hand, the silver coating can modify any conductive framework into a lithiophilic conductive framework that can siphon liquid molten lithium, and on the other hand, it can also reduce the deposition overpotential of metallic lithium, and obtain excellent cycle stability at high rates and no dendrites. Cyclic morphology of "dead lithium". Through the experimental observation of in-situ metallic lithium deposition, it is found that it is difficult to form dendrites in this composite structure. The proposed composite lithium metal anode can be stably cycled for more than 160 cycles with very low polarization under extremely harsh conditions of 10 mAcm-2 and 10 mAhcm-2. Compared with conventional lithium metal anodes, the composite lithium metal anode can withstand extreme areal current density and areal capacity cycling, showing high safety features.
Kompozitná lítiová kovová anóda naplnená-roztaveným lítiom-ako uhlíkové vlákno
The composite metal lithium negative electrode is directly assembled with the sulfur positive electrode and the lithium iron phosphate positive electrode to form a lithium{{0}}sulfur battery and a lithium iron phosphate battery with excellent performance. Its lithium iron phosphate battery can stably cycle for more than 500 cycles at a rate of 1.0C, while the lithium-sulfur battery has an initial discharge capacity of 781mAhg-1 at 0.5C, and maintains a high-capacity cycle for more than 400 cycles. The conductive skeleton silver-plated lithium-injection method of this work can be universally applied to the design and preparation of any composite metal lithium anode based on the conductive skeleton. Lithium" cycle appearance, and then obtain excellent electrochemical performance in full battery systems such as lithium-sulfur batteries, and improve the safety of energy storage systems.
