双层混合石墨阳极在快速充电离子电池期间对电极利用的顺序效应
Jiwoong Kang1, Jaejin Lim1, Hyuntae Lee1
1Department of Energy Science and Engineering, Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST), 333 Techno Jungang-daero, Hyeonpung-eup, Dalseong-gun, Daegu, 42988, Republic of Korea.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|June 13, 2024
概括
一个新的双层电极设计改善了离子电池的快速充电. 与传统方法相比,这种新的方法可以提高容量保留的两倍以上,确保更安全,更快的电池充电.
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
- 电池技术 电池技术
背景情况:
- 离子电池 (LIB) 的快速充电对于消费电子产品和电动汽车至关重要.
- 目前的LIB设计在快速充电过程中面临容量损失和安全风险的挑战.
- 在高电流下最大限度地减少电池偏振对于高效的快速充电至关重要.
研究的目的:
- 开发一种新的双层电极 (DLE) 技术,用于快速安全的LIB充电.
- 通过使用不同阳极材料的顺序涂层,在快速充电期间最大限度地降低整体电极电阻.
- 研究阳极材料序列在不同电荷状态下对电极性能的影响 (SOC).
主要方法:
- 使用合成石墨 (SG) 和天然石墨 (NG) 连续涂层制造双层电极 (DLE).
- 电化学阻抗光谱 (EIS) 和放松时间分布 (DRT) 分析以研究电极阻抗动力学.
- 循环电压测量和静电循环,以评估容量保留和循环稳定性.
- 基于电极设计和材料测序的电化学模拟来预测性能.
主要成果:
- 在顶部 (第二层) 带有NG,底部 (第一层) 带有SG的DLE在4C速率 (15分钟充电) 时显著降低了电阻.
- 这种优化的DLE在200个循环后,与反向连续涂层相比,显示出超过两倍的容量保留率 (61.0%).
- 性能超过了单层电极和NG和SG的二元混合物.
- EIS和DRT揭示了SG (SOC依赖) 和NG (SOC独立) 的明显阻抗行为,这些行为告知了最佳分层序列.
结论:
- 在DLE中对阳极材料的顺序分层对于优化LIBs快速充电性能至关重要.
- 拟议的DLE设计具有特定的材料顺序,有效地减轻了电阻,并提高了循环寿命.
- 这项研究为设计下一代电池的先进厚电极,降低电阻率提供了途径.
