Висока безопасност композитен литиево метален анод е следващото поколение батерия за съхранение на енергия с висока енергийна плътност?
Изследователската група на професор Джан Цианг от катедрата по химично инженерство на Университета Цингхуа публикува документа "Coralloid Carbon Fiber-based Композитен литиев анод за здрави литиеви метални батерии" в добре познатото списание "Joule" в енергийната област. Постигнат е важен напредък в областта на високо-безопасните и висококапацитетни композитни литиеви метални аноди. Изследването е избрано като обложката статия на този брой на Joule, и изображението на корицата е публикуван.
Металният литий има изключително висок теоретичен специфичен капацитет и най-нисък потенциал за redox електрод, така че се превърна в най-идеалния аноден материал за батерии за съхранение на енергия от следващо поколение с висока енергийна плътност (литиево-държавни литиеви батерии от следващо поколение, литиево-серни батерии, литиево-въздушни батерии и др.). Проблемът с дендрита обаче по време на процеса на зареждане и разреждане на металния литий и нестабилността на фолиото за литиево-електролитен интерфейс сериозно намаляват ефективността на цикъла на литиевите метални батерии, съкращават експлоатационния срок на батерията и дори носят известна степен на опасности за безопасността. възпрепятстват развитието на литиево-метални батерии.
Картината на корицата използва метафора, за да изрази дизайнерската идея за "композитен литиев метал отрицателен електрод". Съставният литиев метал отрицателен електрод на базата на литиофилни въглеродни влакна е оприличен на кораб, който може да плава намушквано в "океана" на разтопения литий.
Наскоро изследователите предложиха редица метални литиеви аноди, основани на проводими рамки за въглеродни емисии или метални рамки. Много от тези рамки обаче не са предварително сложни с метален литий, а са тествани в полуклетки като колекционери на ток без литий. Такива колекционери на ток без литий трудно се прилагат директно към пълните клетки. Ето защо, как да ефективно предварително съединение литиев метал в текущата колекторна структура, за да образуват високопроизводителна композитна литиево метална анода, която може да бъде директно сглобена в пълна батерия се превърна във фокуса на научните изследвания.
В отговор на спешното търсене на композитни електроди в литиево-метални батерии, изследователският екип на професор Джан Цианг от Университета Цинхуа предложи композитен литиев метален отрицателен електрод с коралоподобни въглеродни влакна разтопена литий. Повърхността на скелета на въглеродните влакна (КФ) се модифицира в литиофилна повърхност по метода на електроплиране на сребърно покритие, Така че течният разтопен литиев метал да може бързо да се абсорбира в скелета на въглеродните влакна (CF/Ag) със сребърно покритие, така че да се получи висока производителност Съставният литиев метален анод (CF/Ag-Li).
От една страна, сребърното покритие може да модифицира всяка проводима рамка в литиофилна проводима рамка, която може да сифонира течен разтопена литий. Циклична морфология на "мъртъв литий". Чрез експерименталното наблюдение на in-situ метално литиево отлагане се установява, че е трудно да се образуват дендрити в тази съставна структура. Предложеният композитен литиев метален анод може да бъде намушкан за повече от 160 цикъла с много ниска поляризация при изключително тежки условия от 10 mAcm-2 и 10 mAhcm-2. В сравнение с конвенционалните литиеви метални аноди, съставният литиев метален анод може да издържи на изключителна плътност на аралния ток и ареален капацитет колоездене, показващи високи характеристики за безопасност.
Коралоподобни въглеродни влакна разтопи литиево напълнени композитен литиев метал анод
Съставният метален литиев отрицателен електрод е директно сглобен със серния положителен електрод и литиево-железния фосфат положителен електрод за образуване на литиево-серна батерия и литиево-железен фосфатна батерия с отлична производителност. Неговата литиево-желязна фосфатна батерия може прободен цикъл за повече от 500 цикъла със скорост 1.0C, Докато литиево-сярната батерия има първоначален капацитет на разреждане от 781mAhg-1 при 0.5C, и поддържа цикъл с голям капацитет за повече от 400 цикъла. Проводимият скелет сребристоплатен литиево-инжекционен метод на тази работа може да бъде универсално приложен към проектирането и приготвянето на всеки композитен метален литиев анод на базата на проводящ скелет. Литий" цикъл външен вид, и след това да се получи отлична електрохимична производителност в пълна батерия системи като литиево-серни батерии, и подобряване на безопасността на системите за съхранение на енергия.
