富含LiF合金的SEI可实现超稳定和高速率的Li金属阳极
Huifeng Zhuang1, Hong Xiao1, Tengfei Zhang1
1Key Laboratory of Bio-inspired Smart Interfacial Science and Technology of Ministry of Education, Beijing Advanced Innovation Center for Biomedical Engineering, School of Chemistry, Beihang University, Beijing, 100191, P. R. China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|May 31, 2024
概括
分离器上的新型涂层使金属阳极在现场形成富含LiF的固体电解质接口 (SEI) 层. 这一突破促进了高功率的,无金金属电池,具有延长周期寿命.
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:
- 金属阳极具有较高的理论容量,但存在诸如离子传输缓慢和树突增长等接口问题,阻碍了高功率应用.
- 开发稳定高效的固体电解质接口 (SEI) 层对于克服下一代电池的这些局限性至关重要.
- 目前的策略往往难以平衡离子导电性,机械稳定性和树抑制.
研究的目的:
- 在金属阳极上设计一种经过修改的分离器涂层,以促进在金属阳极上现场形成一个强大且离子导电的SEI层.
- 调查涂层增强离子传输和抑制树突形成的机制.
- 评估使用修改后的SEI层的金属电池的电化学性能,包括周期寿命和速率能力.
主要方法:
- 用涂层材料修改隔离器,该涂层材料将移植到阳极接口上,以便在现场化.
- 分析SEI层的组成和结构,重点关注LiF含量和合金兴奋剂.
- 对称Li电池和全电池 (NCM811//PP@Au//Li) 的电化学测试,以评估周期寿命,速率性能和稳定性.
主要成果:
- 涂层促进了富含LiF,合金合的SEI层的形成,具有强大的电子捐赠特性.
- 工程设计的SEI层表现出高离子扩散性,并调节电场,加速离子运输,并允许均的剥离/.
- 对称电池表现出超长的周期寿命,超过8000小时 (20,000个周期) 在10 mA cm-2下,而全电池在68秒内实现了快速的40 C充电/放电,容量为151 mAh g-1.1.
结论:
- 开发的可扩展战略用于在阳极上的现场SEI形成,在实现高功率,无树的运行方面非常有效.
- 富含LiF的合金合SEI层显著提高了接口动力学和稳定性,为实用的高能量密度电池铺平了道路.
- 这种方法对推进基于金属阳极的下一代储能系统的开发具有很大的前景.
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