使用超同质SiOx和缺陷来实现金属阳极的中间层保护
Zhijie Jiang1, Renlu Yuan1, Zipeng Jiang1
1State Key Laboratory of Chemical Resources Engineering, Beijing Key Laboratory of Electrochemical Process and Technology for Materials, Beijing University of Chemical Technology, Beijing, 100029, P. R. China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|June 25, 2023
概括
这项研究引入了一种新的方法,在减少的石墨烯氧化物 (rGO) 中使用现场形成的氧化 (SiOx) 种子来统一控制金属沉积,提高电池性能和稳定性.
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
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 金属电池提供高能量密度,但患有树突增长和不均的核.
- 现有的空间封闭结构和性站点具有制造挑战和不均的分散.
- 开发统一有效的控制沉积的策略对于电池的安全性和寿命至关重要.
研究的目的:
- 开发一种 in situ 方法,在减少的氧化石墨烯 (rGO) 基质中创建均分散的性位和空间限制.
- 调查现场形成的氧化 (SiOx) 种子和缺陷在控制核和生长中的作用.
- 为了评估金属电池中开发的宿主材料的性能.
主要方法:
- 在现场合成SiOx种子和rGO层内的缺陷通过化.
- 用于分析SiOx价值状态的X射线吸收近边结构 (XANES) 和X射线光电谱 (XPS).
- 理论计算以验证对原子核的控制.
- 制造和测试不对称和LiFePO4全细胞.
主要成果:
- SiOx种子的超均分散和在rGO层内实现的缺陷.
- 现场SiOx和缺陷表现出超性特性,限制了核和生长.
- 宿主提供了快速的Li+运输道和有限的树状岩石形成.
- 不对称的细胞显示了99.1%的库伦比效率和1250小时的寿命在1mA cm−2.2.
- 在170个循环后,LiFePO4全电池保留了116.2 mAh g-1.
结论:
- 在现场开发的方法有效地控制核和增长,通过空间限制的保护和超级型地点.
- 优化的宿主材料,包括平均价值为3的SiOx种子,使金属电池能够稳定地运行.
- 这种方法显著提高了库伦比克效率和循环寿命,为更安全,更耐用的金属电池铺平了道路.
