金属电池的极快充电由盐衍生的纳米晶体间相启用
Wei Wu1, Fang Niu1,2, Chuankui Sun1,2
1Shenzhen Institutes of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences, Shenzhen, 518055, P. R. China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|June 10, 2024
概括
研究人员开发了一种用于金属电池 (LMB) 的新方法,以实现极快的快速充电. 用盐预处理金属会产生稳定的介相,防止树突,并使长寿命的高性能电池成为可能.
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:
- 金属电池 (LMB) 对于下一代储能至关重要,因为它们的能量密度很高.
- 阻碍LMB发展的关键挑战包括不稳定的固体电解质介相 (SEI) 和树的生长,危及安全性和循环寿命.
- 在保持长周期寿命的同时实现快速充电能力对于实际应用至关重要.
研究的目的:
- 在金属阳极上开发一种创新的战略,以创建稳定且强大的固体电解质介面 (SEI).
- 为了使金属电池具有极快的充电和长周期寿命.
- 为了证明高性能LMB的拟议方法的可扩展性和工业潜力.
主要方法:
- 金属 (Li) 在化二 (fluorosulfonyl) 胺中预浸浸,形成无机纳米晶主导的介相.
- 介相性质的表征,包括表面模量和Li+扩散性.
- 在超高速率条件下测试对称的Lithium Dioxide Li电池的累积涂层/剥离能力.
- 评价一个Liidiye的LiCoO2全电池,以在6°C下进行500个周期的快速充电性能.
主要成果:
- 形成一个稳定的,无机纳米晶体主导的介面相,抑制传统的SEI过度生长.
- 这种新型的介相表现出高表面模量和增强的Li+扩散性,使得无树突的Li沉积/剥离成为可能.
- 在一个对称的电池中,创纪录的累计涂装/脱落容量>240,000 mAh cm-2在30 mA cm-2 @ 30 mAh cm-2.
- 在一个具有高面积容量的LiHideLiCoO2全电池中,证明了极端快速充电性能 (500个周期的6°C).
结论:
- 开发的相间修改策略有效地解决了SEI不稳定性和LMB中的树增长的关键问题.
- 这种方法使前所未有的快速充电率和长周期寿命成为可能,大大推进了LMB技术.
- 该工艺显示与卷对卷生产和各种电解质的兼容性,突出了其对高性能LMB的可扩展性和工业潜力.
