通过能量金属有机框架的一步碳化,为无树突的金属阳极提供3D性宿主
Manrong Song1, Yang Li2, Lei Gao3
1Institute for Advanced Study, Shenzhen University, Shenzhen, 518055, China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|October 19, 2023
概括
研究人员开发了一种新的金属阳极主体,使用3D多孔碳结构与性组 (Zn,ZnO,Zn(CN) 2). 这种材料显著提高了金属电池的库伦比效率 (CE) 和循环稳定性.
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
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 金属阳极面临着低库伦比效率 (CE) 和安全方面的挑战,阻碍了实际应用.
- 在涂/剥离过程中,树的生长和体积的变化会损害电池的性能和寿命.
- 开发有效的宿主对于稳定高效的金属电池至关重要.
研究的目的:
- 为金属阳极设计和合成3D多孔碳酸性骨架,改造有性基作为优质宿主.
- 调查功能化宿主抑制树生长和适应体积变化的能力.
- 评估开发的金属阳极的电化学性能,包括Coulombic效率和循环稳定性.
主要方法:
- 用Zn,ZnO和Zn(CN) 2装饰的3D多孔碳化骨通过含有三醇的金属有机框架的一步碳化进行合成.
- 使用半细胞和对称细胞进行电化学表征,以评估沉积/剥离行为.
- 使用LiFePO4阴极制造和测试全电池,以评估实际电池性能.
主要成果:
- 功能化的3D多孔碳宿主展示了核化的首选地点,调节均的Li+流量和电流密度.
- 在半电池中实现了超低的沉积过剩潜力和高的库伦比效率 (>99.5%) 在500多个周期内.
- 对称细胞表现出长时间的循环稳定性 (900小时在1 mA cm-2),完整细胞在200个循环后保持了94.3%的容量.
结论:
- 开发的Zn/ZnO/Zn(CN) 2-修饰的3D多孔碳宿主有效抑制树突并适应体积膨胀.
- 该材料具有优异的电化学性能,包括高库伦比效率和金属阳极的长期循环稳定性.
- 这种功能化的碳主机为推进下一代金属电池的安全性和性能提供了有前途的战略.
