Kõrge ohutusega komposiitliitiummetalli anood on järgmise põlvkonna suure energiatihedusega energiasalvestusaku?
The research group of Professor Zhang Qiang from the Department of Chemical Engineering of Tsinghua University published the paper "Coralloid Carbon Fiber-Based Composite Lithium Anode for Robust Lithium Metal Batteries" in the well-known journal "Joule" in the energy field. Important progress has been made in the field of high-safety and high-capacity composite lithium metal anodes. The research was selected as the cover article of this issue of Joule, and the cover image was published.
Metallliitiumil on äärmiselt suur teoreetiline erimahtuvus ja madalaim redokselektroodi potentsiaal, seega on sellest saanud kõige ideaalsem anoodimaterjal järgmise põlvkonna suure{0}}energia-tihedusega energiasalvestusakude jaoks (järgmine -põlvkonna tahkis-liitiumpatareid, liitium-väävliakud, liitium-õhkakud jne). Metallliitiumi laadimis- ja tühjenemisprotsessi käigus tekkiv dendriidiprobleem ning liitium-elektrolüüdi liidese kile ebastabiilsus vähendavad aga tõsiselt liitiumakude tsükli efektiivsust, lühendavad aku kasutusiga ja isegi toovad kaasa teatud ohutusriskid. takistavad liitiummetallist patareide väljatöötamist.
The cover picture uses a metaphor to express the design idea of "composite lithium metal negative electrode". The composite lithium metal negative electrode based on lithiophilic carbon fiber is likened to a ship, which can sail stably in the "ocean" of molten lithium.
Hiljuti on teadlased pakkunud välja mitmeid metallilisi liitiumanoode, mis põhinevad juhtivatel süsinikukarkassidel või metallkarkassidel. Paljud neist raamistikest ei olnud aga eel{0}}metallilise liitiumiga komplekteeritud, vaid neid testiti pooltes-elementides liitiumi-vabade voolukogujatena. Selliseid liitiumi-vabu voolukollektoreid on raske otse täiselementidele rakendada. Seetõttu on uurimise keskmeks saanud see, kuidas liitiummetalli tõhusalt eel-ühendada praeguse kollektori struktuuriga, et moodustada suure jõudlusega liitiummetalli anood, mida saab otse täisakuks kokku panna.
Vastuseks tungivale nõudlusele liitiummetallpatareides komposiitelektroodide järele, pakkus Tsinghua ülikooli professori Zhang Qiangi uurimisrühm välja liitiummetallist negatiivse komposiitelektroodi, mis sisaldaks korall{0}}nagu süsinikkiust sulaliitiumi. Süsinikkiust karkassi (CF) pind muudetakse hõbedase galvaniseerimise meetodil litiofiilseks pinnaks, nii et vedel sula liitiummetall saaks kiiresti imenduda hõbekattega süsinikkiust karkassi (CF/Ag), nii et kõrge jõudluse saavutamiseks Komposiitliitiummetalli anood (CF/Ag-Li).
On the one hand, the silver coating can modify any conductive framework into a lithiophilic conductive framework that can siphon liquid molten lithium. Cyclic morphology of "dead lithium". Through the experimental observation of in-situ metallic lithium deposition, it is found that it is difficult to form dendrites in this composite structure. The proposed composite lithium metal anode can be stably cycled for more than 160 cycles with very low polarization under extremely harsh conditions of 10 mAcm-2 and 10 mAhcm-2. Compared with conventional lithium metal anodes, the composite lithium metal anode can withstand extreme areal current density and areal capacity cycling, showing high safety features.
Korall-taoline süsinikkiuga sulaliitium-täidisega liitiummetalli anood
The composite metal lithium negative electrode is directly assembled with the sulfur positive electrode and the lithium iron phosphate positive electrode to form a lithium{{0}}sulfur battery and a lithium iron phosphate battery with excellent performance. Its lithium iron phosphate battery can stably cycle for more than 500 cycles at a rate of 1.0C, while the lithium-sulfur battery has an initial discharge capacity of 781mAhg-1 at 0.5C, and maintains a high-capacity cycle for more than 400 cycles. The conductive skeleton silver-plated lithium-injection method of this work can be universally applied to the design and preparation of any composite metal lithium anode based on the conductive skeleton. Lithium" cycle appearance, and then obtain excellent electrochemical performance in full battery systems such as lithium-sulfur batteries, and improve the safety of energy storage systems.
