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陳偉&谷猛&吳剛EES:固態(tài)電解質實現LMBs長循環(huán)壽命!
來源: 時間:2023-08-07 10:39:30 瀏覽:1725次


第一作者:Jinlin Yang、Menghao Li和Zejun Sun

通訊作者:吳剛研究員、谷猛副教授和陳偉教授

通訊單位:新加坡高性能計算研究所、南方科技大學和新加坡國立大學

DOI: 10.1039/D3EE00161J


01

研究背景

鋰金屬電池(LMBs)具有高比容量(3860 mAh g-1)等優(yōu)點,在下一代儲能系統(tǒng)中顯示出巨大的潛力。然而,鋰(Li)負極表面固體電解質間相(SEI)層的不穩(wěn)定性會引發(fā)Li枝晶和短路等問題,從而導致火災或爆炸。研究表明,Li金屬陽極上高效的SEI層是抑制鋰枝晶的關鍵?;诖?,新加坡高性能計算研究所吳剛研究員、南方科技大谷猛副教授和新加坡國立大學陳偉教師等人通過理論計算和實驗論證揭露一種甲氧基添加劑——甲醇鉀(CH3OK)可以誘導陰離子(TFSI-、CH3O-和NO3-)在Li金屬負極上的優(yōu)先吸附,并促使這些陰離子分解形成穩(wěn)定且富含無機的單片SEI層,極大地提升了LMBs的循環(huán)壽命。本研究為促進陰離子在Li負極表面優(yōu)先分解并形成富含無機相和穩(wěn)定的SEI層提供了有效的方法,并為設計優(yōu)化能延長LMBs循環(huán)壽命的電解質提供了新思路。


02

文章要點

要點一:結合理論分析和實驗結果,揭示了一種電解質添加劑——甲醇鉀(CH3OK)在鋰金屬表面誘導陰離子(TFSI-、CH3O-和NO3-)優(yōu)先吸附的作用。

要點二:全面且系統(tǒng)地闡述了CH3OK對典型醚基電解值中溶劑化結構和SEI生長的調控行為,結果顯示CH3OK的引入使得Li負極表面的SEI膜具有富無機相、無定型以及單片的特征。

要點三:對比空白電解質,甲醇鉀(CH3OK)改性的電解質中的Li‖Li對稱電池的循環(huán)壽命延長了約4倍。同時,LiFePO4‖Li全電池在高LiFePO4(LFP)載量(~20 mg cm-2)和低N/P(~3)的嚴苛條件下可以穩(wěn)定循環(huán)400次以上。


03

圖文展示

圖片


圖1.改性電解質中溶劑化結構、Li沉積和SEI生長的示意圖圖片 


圖2. SEI膜和沉積Li的微觀形貌和成分分析圖片 


圖3. XPS鑒定SEI的精細結構

圖4.對稱、非對稱電池在不同電解質中的電化學性能圖片 


圖5. Li沉積/溶解過程中的動力學分析圖片 


圖6. Li‖LFP全電池在不同電解質中的電化學性能

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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具?,F代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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