通过可扩展的分离器修改方法扩展可循环的高速率,无石的金属电池
Preeti Yadav1, Pallavi Thakur1, Dipak Maity1
1Tata Institute of Fundamental Research, Hyderabad, 500046, India.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|December 12, 2023
概括
研究人员开发出更安全的金属电池 (LMBs),使用经过修改的Celgard膜 (CM) 分离器,涂上石墨碳 (FG). 这项创新使得高速率,无石运行和延长电池循环可行性,从而提高了能源和功率密度.
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:
- 金属电池 (LMB) 具有高能量密度,但由于树石的形成,它们面临安全挑战.
- 开发更安全,更稳定的LMB对于下一代储能解决方案至关重要.
- 电流分离器经常限制离子运输和均的沉积,导致电池故障.
研究的目的:
- 开发一种可扩展的方法来制造具有增强可循环使用性和安全性的无树脂金属电池.
- 研究改性分离器在促进均沉积和稳定的固体电解质介相 (SEI) 形成方面的作用.
- 为了提高电池分离器的离子导电性和传输特性.
主要方法:
- 修改传统的塞尔加德膜 (CM) 分离器,使用大面积的石墨化碳 (FG) 涂层的电泳沉积.
- 使用修改后的FG@CM分离器制造高速率 (10mA cm−2) 无树突的LMB.
- 综合分析包括电化学测试 (循环,超电位),in situ/ex situ光谱,以及解剖后分析,以了解SEI形成和离子传输.
主要成果:
- 经过修改的FG@CM分离器使得金属电池可以在没有树脂的环境中运行,并且具有较长的循环能力 (>1500个循环在3mA cm−2) 与裸体CM (<50个循环) 相比.
- 石墨的碳涂层促进了稳定,LiF和富含碳的固体电解质介相 (SEI) 的形成,促进了均的沉积.
- FG@CM分离器的离子传输数 (0.74) 显著高于裸体CM (0.31),表明离子移动性得到改善.
结论:
- 用FG涂层修改CM分离器的一种可扩展和简单的方法有效地抑制了LMB中的树脂的生长.
- 在FG@CM分离器上形成的人工SEI增强了离子传输,并使稳定循环在高速率.
- 这种方法为开发更安全,高能耗和高功率的金属电池提供了有前途的途径.
