对金属阳极修改和快速充电特性进行互穿人工SEI的研究
Ao Li1, Wenxing Xin1, Qian Wang1
1National Local Joint Engineering Research Center for Lithium-Ion Batteries and Materials Preparation Technology, Key Laboratory of Advanced Batteries Materials of Yunnan Province, Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China.
ACS applied materials & interfaces
|September 28, 2024
概括
这项研究通过控制氧硫组分来优化金属阳极的固体电解质介相 (SEI). 新的SEI结构提高了电池的性能和稳定性,使充电速度更快,周期寿命更长.
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:
- 人工固体电解质互相 (SEI) 对于通过减轻树生长和副作用来改善金属阳极至关重要.
- 在修改金属阳极方面,SEI组件及其分布的确切作用仍然不完全理解.
研究的目的:
- 研究SEI内部氧硫 (O-S) 组件调制和分布对金属阳极性能的影响.
- 阐明特定SEI组合物增强电化学性能的机制.
主要方法:
- 设计实验以调节OS组件及其在SEI中的分布.
- 在以太电解质环境中分析了硫化 (Li2S) 和氧化 (Li2O) 的性能.
- 利用X射线光电子光谱 (XPS) 进行SEI结构和组件比率的详细分析.
主要成果:
- 最佳的SEI调制条件,O120-S10,显著改善了电化学反应动力学和降低了薄膜阻力.
- 在5 mAh cm−2.2.的沉积/剥离下,达到高达2100小时的特殊循环稳定性.
- 在高充/放电率 (10C) 下使用三元阴极 (NCM811) 证明了出色的性能,在1500个循环后保持90 mAh g-1容量和98.52%的库伦比效率.
结论:
- 具有最佳组件比率 (Li2S 46.48%,Li2O 46.02%,Li2CO3 7.50%) 的O120-S10 SEI,表现为增强金属阳极性能的协同效应.
- 该SEI的机制涉及将Li2O的低离子扩散屏障与Li2S的树突增长抑制相结合.
- 这种方法使高能金属电池具有快速充电能力和卓越的循环稳定性.


