稳定固态金属电池通过在离子液封闭的3DMOF/聚合物膜中的In Situ Generated Janus-heterarchical LiF丰富的SEI
Xingxing Zhang1,2, Qingmei Su1, Gaohui Du1
1School of Materials Science & Engineering, Shaanxi University of Science and Technology, 710021, Xi'an, P. R. China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|May 30, 2023
概括
研究人员开发了一种新的3D多孔膜,使用离子液体封闭的MOF/聚合物来创建一个稳定的固体电解质接口 (SEI),用于更安全,更高功率的金属电池.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 高功率密度和安全性对于下一代金属电池至关重要.
- 无法控制的电解质降解和不稳定的固体电解质接口 (SEI) 构成了重大挑战.
研究的目的:
- 为了构建一个离子液体 (IL) 封闭的MOF/聚合物3D多孔膜.
- 促进在纳米纤维上 in situ 电化学形成 Janus-异构的 LiF/Li3N 丰富的 SEI 薄膜.
- 为了提高金属电池的安全性和性能.
主要方法:
- 制造一个离子液体封闭的MOF/聚合物3D多孔膜.
- 使用冷传输电子显微镜 (cryo-TEM) 在现场监测SEI形成.
- 离子导电性和Li+运输号的电化学表征.
主要成果:
- 3D-Janus SEI膜促进了快速的Li+运输,具有高离子导电性 (8.17×10−4 S cm−1) 和Li+传输数 (0.82).
- Cryo-TEM在现场可视化形成LiF和Li3N纳米晶体和Li树突沉积,有助于模拟和运动分析.
- 膜具有很高的热稳定性和机械强度.
结论:
- 发育的膜有效地稳定了SEI层,使其能够快速输送离子,并抑制了树突的生长.
- 将3D-Janus SEI膜融入固态和囊细胞中,从而提高了速度性能和超长的周期寿命.
- 这种方法为开发安全和高性能金属电池提供了一个有前途的战略.
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