超均和功能化的纳米离子分离器,用于调节离子分布向无树突的金属电池
Qiu He1,2, Zhaohuai Li3, Mingwei Wu2
1College of Materials Science and Engineering, Sichuan University, Chengdu, 610065, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|June 6, 2023
概括
新型金属和联合化碳三明治MXene (M-NC@MXene) 纳米片有效抑制金属电池中的树突. 这些先进的离子分隔器提高了电池周期寿命和实际应用的安全性.
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:
- 树状石的形成是限制金属电池的安全性和性能的一大挑战.
- 现有的离子分离器往往难以提供均的离子流量,并有效地阻止树突的生长.
研究的目的:
- 设计和制造新型单金属和配碳三明治MXene (M-NC@MXene) 纳米片作为先进的离子分离器.
- 研究M-NC@MXene纳米薄膜抑制树形成的机制.
- 为了评估M-NC@MXene涂层分离器在金属电池中的性能.
主要方法:
- 制造具有均纳米通道 (≈10 nm直径) 的M-NC@MXene纳米片.
- 使用M-NC@MXene涂层聚烯分离器对称Li的电池的实验测试.
- 计算计算以了解树抑制机制.
- 性能评价在底基尼83袋式电池和其他电池化学物质 (底基尼LiFePO4,底基尼硫).
主要成果:
- 通过离子流再分配,选择性离子导电和物理阻塞,M-NC@MXene纳米板有效抑制树突.
- 带有 Zn-NC@MXene 涂层分隔器的二氧化二氧化对称电池在高电流密度 (3 mA cm−2) 时表现出超低的超电位 (≈25 mV) 和长周期寿命 (1500 h).
- 一个Li HDID Ni83袋式电池证明,使用M-NC@MXene分离器的寿命提高了五倍,达到305Wh kg-1.5的能量密度.
结论:
- 设计的M-NC@MXene纳米板作为金属电池的高效多功能离子分离器.
- 这些分隔器显著提高了电池周期寿命,安全性和整体性能.
- M-NC@MXene技术在下一代储能设备中的实际应用方面显示出很大的前景.
