对反应电池阳极材料进行表面化以提高稳定性
Jie Zhao1, Lei Liao1, Feifei Shi1
1Department of Materials Science and Engineering, Stanford University , Stanford, California 94305, United States.
Journal of the American Chemical Society
|July 27, 2017
概括
一种新的表面化工艺在金属和等高容量电池阳极上制造出保护性化物 (LiF) 涂层. 这种被动化层提高了下一代电池的稳定性和性能.
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 化学工程
背景情况:
- 高容量阳极如金属和化对于增加电池能量密度至关重要.
- 这些反应性阳极材料受到环境腐蚀和电解质不相容的影响,阻碍了它们的实际应用.
- 开发一个强大的保护层对于它们在操作和循环过程中的稳定性至关重要.
研究的目的:
- 开发一种简单且安全的表面化方法,用于对反应性阳极材料制造保护涂层.
- 评估LiF涂层在提高金属和阳极的电化学性能和稳定性的有效性.
- 证明涂层材料与标准电池制造工艺的兼容性.
主要方法:
- 使用CYTOP作为前体生成现场气以形成LiF涂层的表面化工艺.
- 在碳酸盐电解质中使用LiF涂层的金属阳极的电化学循环.
- 在N-甲基-2-利丁 (NMP) 中处理和电化学评估酸阳极,并在潮湿的空气中进行稳定性测试.
主要成果:
- 金属阳极上的LiF涂层抑制了树突的形成和腐蚀,使其能够在5mA/cm2下稳定循环超过300个周期.
- 涂上LiF的阳极具有2504mAh/g的高容量,可以在无水NMP中加工.
- LiF涂层在潮湿的空气中 (∼40%的相对湿度) 提供了的稳定性.
结论:
- 开发的表面化工艺提供了一种安全有效的方法,用于在高容量阳极上制造稳定的LiF间相.
- 这种LiF涂层显著提高了金属和酸的循环稳定性和可加工性,有利于当前的离子和未来的电池技术.
- 保护LiF层解决了用于高能量密度电池的先进阳极材料的实际应用中的关键挑战.
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