Högsäkerhetskomposit litiummetallanod är nästa generations energilagringsbatteri med hög energidensitet?
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 extremt hög teoretisk specifik kapacitet och den lägsta redoxelektrodpotentialen, så det har blivit det mest idealiska anodmaterialet för nästa-generations hög-energi-energilagringsbatterier (nästa) -generations solid-litiumbatterier, litium-svavelbatterier, litium-luftbatterier, etc.). Dendritproblemet under laddnings- och urladdningsprocessen av metalllitium och instabiliteten hos litium-elektrolytgränssnittsfilmen minskar dock avsevärt cykeleffektiviteten hos litiummetallbatterier, förkortar batteriets livslängd och ger till och med en viss grad av säkerhetsrisker. hindra utvecklingen 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.
Nyligen har forskare föreslagit ett antal metalliska litiumanoder baserade på ledande kolramar eller metallramar. Många av dessa ramverk var dock inte för-komplexa med metalliskt litium, utan testades i halva-celler som litium-fria strömavtagare. Sådana litium-fria strömavtagare är svåra att direkt applicera på hela celler. Därför har forskningen fokuserat på hur man effektivt för-kompounderer litiummetall i den nuvarande kollektorstrukturen för att bilda en högpresterande sammansatt litiummetallanod som kan sättas samman till ett fullt batteri.
Som svar på den akuta efterfrågan på kompositelektroder i litiummetallbatterier föreslog professor Zhang Qiangs forskargrupp vid Tsinghua University en negativ elektrod av kompositlitiummetall med korall-liknande kolfibersmält litium. Ytan på kolfiberskelettet (CF) modifieras till en litiofil yta genom metoden för galvanisering av silverbeläggning, så att den flytande smälta litiummetallen snabbt kan absorberas in i kolfiberskelettet (CF/Ag) med silverbeläggning, så för att erhålla hög prestanda Den sammansatta litiummetallanoden (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 kolfiber smält litium-fylld komposit litiummetallanod
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.
