在位地建造高性能人工固体电解质接口层,用于无阳极金属电池的阳极表面
Xiao Liu1, Jingjing Liu1, Huijuan Zhao1
1College of Textiles & Clothing, State Key Laboratory of Bio-Fibers and Eco-Textiles, Qingdao University, Qingdao 266071, PR China.
Journal of colloid and interface science
|October 17, 2024
概括
这项研究开发了一种电复合纳米纤维膜 (CuWs),作为金属电池 (LMBs) 的人工固体电解质介面 (SEI). 该CuWs层有效地抑制了树的生长,并改善了电池循环稳定性和性能.
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) 对于高能量密度存储至关重要,但受到 (Li) 树突增长的影响,阻碍了它们的实际应用.
- 阳极表面的人工固体电解质介相 (SEI) 涂层是一种有效的策略,可以减轻树脂形成并提高电池性能.
- 电提供了一种创新的技术,用于在铜 (Cu) 薄膜等电流收集器上制造统一且功能性的人工SEI层.
研究的目的:
- 开发和评估现场制造的电有机-无机复合纳米纤维膜 (CuWs) 作为无阳极LMB (AF-LMBs) 的人工SEI层.
- 为了研究CuWs层适应体积变化的能力,抑制Li树突的生长,并提高AF-LMBs的电化学性能.
- 探索人工SEI中现场生成的酸 (LiNO3) 和金属铜 (Cu) 在改善沉积和利用中的作用.
主要方法:
- 在Cu薄膜上制造有机-无机复合纳米纤维膜 (CuWs),使用电与酸和酸.
- 描述CuWs层的结构,组成和电化学特性.
- 在各种循环条件下,评估使用CuWs人工SEI的Li-Cu电池和Li-poor电池的电化学性能.
主要成果:
- CuWs的3D网络结构有效地适应了电极体积的变化,并在Li沉积和剥离过程中抑制了Li树突的生长.
- 在CuWs层内的LiNO3和金属Cu的现场生成促进了均的Li核化,降低了界面电阻,并促进了3D离子-电子混合导电网络.
- 带有CuWs的Li-Cu电池表现出极好的循环稳定性 (>460个周期在1.0 mA cm−2 / 1.0 mAh cm−2) 的高库伦比效率 (>98.6%).
- 贫电池 (LFP PaddyPE PaddyCuWs) 在1.0°C下实现了超过30个周期的稳定循环,保持92.0%的容量.
结论:
- 电 CuWs 膜作为无阳极 LMB 的高效人工 SEI 层,显著提高了电化学性能和循环稳定性.
- CuWs的综合功能,包括体积适应,树抑制和有利物种的现场生成,为先进的LMBs提供了一个有前途的战略.
- 本文介绍了一种新的人工SEI保护策略,用于开发具有更高安全性和寿命的高能密度AF-LMB.
