为离子电池开发高性能无碳锡基阳极的简单且可扩展的开发
Pranay Gandharapu1, Arpita Das1, Rashmi Tripathi1,2
1Advanced Batteries and Ceramics Laboratory, Department of Metallurgical Engineering and Materials Science, Indian Institute of Technology (IIT) Bombay, Powai, Mumbai 400076, India.
ACS applied materials & interfaces
|July 28, 2023
概括
锡比斯阳极通过缓冲体积变化,为离子电池提供了更好的循环稳定性. 这种无碳方法可以提高性能,而不需要复杂的纳米制备.
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:
- (Na) 离子电池的锡 (Sn) 基阳极具有高容量,但由于体积膨胀,其周期稳定性不佳.
- 像纳米级材料和碳缓冲器这样的现有解决方案有缺点,包括减少自来水密度和复杂的合成.
- 阳极活性层 (Bi) 为改善稳定性提供了一个潜在的替代方案.
研究的目的:
- 为离子电池开发一种稳定且可扩展的阳极材料.
- 为了研究在无碳阳极中结合锡 (Sn) 和 (Bi) 的协同效应.
- 了解Sn-Bi合金中体积缓冲和应力减轻的机制.
主要方法:
- 易于和可扩展的机械削,以创建无碳的Sn-Bi组合物.
- 电化学循环测试,以评估循环稳定性和速率能力.
- 操作同步射线X射线衍射和应力测量,以分析循环过程中的结构和机械行为.
主要成果:
- 优化的无碳Sn-Bi阳极表现出良好的周期稳定性 (83-92%的容量保留在1C的200个周期后).
- Sn-Bi 阳极表现出良好的速率能力,容量从C/5下降到2C.
- 操作研究证实,顺序化/脱化和差异性应力发展提供了有效的缓冲作用.
- 与锡 (Sn) 相比, (Bi) 在化过程中表现出明显较低的应力发展,突出其缓冲潜力.
结论:
- 通过机械削将锡 (Sn) 和 (Bi) 结合起来,可以为离子电池制造出高性能,稳定和可扩展的阳极.
- 石作为有效的缓冲剂,减轻锡阳极固有的体积膨胀问题.
- 这种无碳方法避免了纳米级材料和复杂合成路径的局限性,为基于合金反应的先进阳极铺平了道路.
