离子电池的Bi-Sn薄膜阳极的自我修复机制,具有增强的循环稳定性
Jiwon Choi1, Eunji Song2, Jimin Yun3
1Department of Materials Engineering and Convergence Technology, GADIST, Gyeongsang National University, Jinju 52828, Republic of Korea.
用-锡 (Bi-Sn) 合金制成的离子电池阳极在使用以太基电解质时表现出色. 这种电解质能够使阳极材料的自我愈合,防止循环过程中的容量损失.
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:
- 离子电池 (SIB) 是用于大规模储能的离子电池 (LIB) 的可持续替代品.
- 开发有效的阳极材料对于SIB的发展至关重要.
- 合金类型的金属为SIB阳极提供了高的理论容量和多个电子转移反应.
研究的目的:
- 为了研究-锡 (Bi-Sn) 合金薄膜作为离子电池中直接阳极的电化学性能.
- 评估不同电解质对Bi-Sn合金阳极循环稳定性和性能的影响.
- 了解合金类型阳极的故障机制和潜在的自我修复特性.
主要方法:
- 制造一个36微米厚的Bi-Sn合金片阳极.
- 在Swagelok型电池中使用金属计数电极进行电化学测试.
- 使用两个电解质:1M NaPF6在1,2-二甲基乙 (DME) 中和1M NaPF6在乙烯碳酸/二乙烯碳酸 (EC/DEC) 中.
- 使用显微镜进行形态分析,以研究循环期间的阳极结构变化.
主要成果:
- 该Bi-Sn薄膜阳极在DME中表现出极好的循环稳定性,在0.1 C (530 mAh g-1) 的100个循环后保持其理论容量的91.5%,在0.1 C (530 mAh g-1) 的100个循环后保持91.5%.
- 在EC/DEC电解质中观察到显著的容量色,突出了电解质依赖.
- 形态分析显示DME中的粒子粉碎,随后自发重建成保持电气连接的多孔结构.
结论:
- 合金类型阳极的粉碎不一定是有害的,可以通过特定的电解质选择来减轻.
- 以太类型的电解质,如DME,促进Bi-Sn合金阳极的自我愈合,从而提高容量保留.
- 这种自我修复机制为开发用于离子电池的低点合金的稳定阳极提供了有希望的策略.
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