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陳偉&谷猛&吳剛EES：固態(tài)電解質(zhì)實現(xiàn)LMBs長循環(huán)壽命！
來源： 時間：2023-08-07 10:39:30 瀏覽：1503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(xué)和新加坡國立大學(xué)

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(zhì)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(dǎo)致火災(zāi)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(guān)鍵?；诖耍录悠赂咝阅苡嬎阊芯克鶇莿傃芯繂T、南方科技大谷猛副教授和新加坡國立大學(xué)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(dǎo)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(shè)計優(yōu)化能延長LMBs循環(huán)壽命的電解質(zhì)提供了新思路。


02

文章要點

要點一：結(jié)合理論分析和實驗結(jié)果，揭示了一種電解質(zhì)添加劑——甲醇鉀（CH3OK）在鋰金屬表面誘導(dǎo)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(jié)構(gòu)和SEI生長的調(diào)控行為，結(jié)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(zhì)，甲醇鉀（CH3OK）改性的電解質(zhì)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(yán)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(zhì)中溶劑化結(jié)構(gòu)、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(jié)構(gòu)

圖4.對稱、非對稱電池在不同電解質(zhì)中的電化學(xué)性能圖片 


圖5. Li沉積/溶解過程中的動力學(xué)分析圖片 


圖6. Li‖LFP全電池在不同電解質(zhì)中的電化學(xué)性能

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12條評論
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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(xiàn)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(chǎn)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(xiàn)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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