Høysikkerhetskompositt litiummetallanode er neste generasjon av energilagringsbatterier med høy energitetthet?
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.
Metalllitium har ekstremt høy teoretisk spesifikk kapasitet og det laveste redokselektrodepotensialet, så det har blitt det mest ideelle anodematerialet for neste-generasjons høy-energi-tetthetsenergilagringsbatterier (neste -generasjons solid-litiumbatterier, litium-svovelbatterier, litium-luftbatterier osv.). Dendrittproblemet under lade- og utladingsprosessen av metalllitium og ustabiliteten til litium-elektrolyttgrensesnittfilmen reduserer imidlertid sykluseffektiviteten til litiummetallbatterier, forkorter levetiden til batteriet og fører til og med en en viss grad av sikkerhetsfarer. hindre utviklingen av litiummetallbatterier.
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.
Nylig har forskere foreslått en rekke metalliske litiumanoder basert på ledende karbonrammeverk eller metallrammeverk. Mange av disse rammeverkene var imidlertid ikke forhånds-komplisert med metallisk litium, men ble testet i halve-celler som litium-frie strømsamlere. Slike litium-frie strømsamlere er vanskelige å bruke direkte på hele celler. Derfor har forskningen blitt fokusert på hvordan man effektivt pre-kompounderer litiummetall inn i den nåværende kollektorstrukturen for å danne en høy-kompositt litiummetallanode som kan settes sammen direkte til et fullt batteri.
Som svar på den presserende etterspørselen etter komposittelektroder i litiummetallbatterier, foreslo forskerteamet til professor Zhang Qiang ved Tsinghua University en negativ elektrode av komposittlitiummetall med korall-som karbonfibersmeltet litium. Overflaten til karbonfiberskjelettet (CF) modifiseres til en litiofil overflate ved metoden for galvanisering av sølvbelegg, slik at det flytende smeltede litiummetallet raskt kan absorberes inn i karbonfiberskjelettet (CF/Ag) med sølvbelegg, så for å oppnå høy ytelse Kompositt litiummetallanode (CF/Ag-Li).
On the one hand, the silver coating can modify any conductive framework into a lithiophilic conductive framework that can siphon liquid molten lithium. 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.
Korall-som karbonfiber smeltet litium-fylt kompositt litiummetallanode
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.
