通过界面预化策略释放高容量阳极的潜力
Helin Wang1, Ahu Shao1, Ruijun Pan2
1State Key Laboratory of Solidification Processing, Center for Nano Energy Materials, School of Materials Science and Engineering, Shaanxi Joint Laboratory of Graphene, Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072, People's Republic of China.
ACS nano
|October 24, 2023
概括
使用疏水膜的新型耐湿界面预化方法增强了用于高容量电池的阳极. 这种方法提高了初始库伦比克效率和离子导电性,使高能量和功率密度成为可能.
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:
- 像这样的高容量阳极的可扩展的先化具有挑战性,因为环境敏感性和有限的Li+供应.
- 现有的方法难以实现均的Li+分布和耐湿性,阻碍了阳极性能.
研究的目的:
- 为高容量阳极开发耐湿界面预化策略.
- 为了提高基阳极的初始库伦比克效率和离子导电性.
- 通过滚滚流程来证明工业可扩展性的潜力.
主要方法:
- 在Si阳极上造一种含有深合金 (Li22Si5@C) 的疏水性聚乙烯-合-化烯 (PVDF-HFP) 膜.
- 为Si@C电极 (4.5 mAh cm-2) 优化预化层厚度.
- 预化Si@C阳极的电化学测试与LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2阴极配对在2Ah囊细胞中.
主要成果:
- 在Si@C阳极中实现了接近单位的初始库伦比克效率和极端的湿度耐受性 (60%RH).
- 在电极上提高了10倍以上的离子导电性.
- 展示了一种2Ah袋式电池,能量密度为~371Wh kg-1,输出功率为2450W kg-1,在1000个周期内保持83.8%的容量.
结论:
- 疏水界面预化方法克服了当前高容量阳极技术的局限性.
- 这种方法与各种阳极 (SiO2@C,硬碳) 和工业制造兼容.
- 增强的Li+利用归因于梯度应力消散模型和自发的Li+再分配.
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