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最新成果将使锂电池容量接近理论极限

        发布时间:2019-01-02 08:38        编辑:北极电力网
 具有极高实践能量密度(3505Wh/公斤)的锂氧电池被认为是未来高能量密度电池的“最终决定”之一,可是今朝在实际应用中却面临着诸多搬弄。此中,作为锂氧电池需要造成有部分的锂金属负极虽然理论比容量高达3860mAh/g,但因具备着充放电进程中络续形成枝晶惹起短路和一系列副反应等标题问题而无奈实现其使用价值。
 
  今天,复旦大学彭慧胜团队将取向碳纳米管层层交错装配作为锂金属骨架成功实现了具有超高比容量(3656mAh/g)、无枝晶的复合锂金属负极,并基于此负极大幅提拔了锂氧电池的循环功用,为高屈从锂金属负极及锂氧电池的资料设计供给了新的思绪。日前外洋权势巨子学术期刊《德国应用化学》(Angew.Chem.Int.Ed.)揭晓了该造诣。
 
  图1.(a)-(d)常见锂箔负极和锂/碳管骨架复合c沉积的仿真电场仿照及暗指图,具有高比外观积的3D-CSC导电骨架能有用预防电势纠合,促退匀称聚积。(e)-(g)分歧若干机关碳纳米管骨架在锂金属聚积量增大时的应力解析仿照
 
  在该零碎中,取向碳纳米管能形成高比外表积(424.2m2/g)的导电Internet,在锂金属堆积/剥离进程中能无效聚集实际电流密度,减缓锂枝晶的天生,防止枝晶刺穿隔阂引起短路等安全题目。钻研职员经过层层交织装配三维取向碳纳米管骨架,失去初始厚度仅为1μm支配的碳纳米管骨架,可直接作为集流体进行电池拆卸;其厚度跟着锂金属堆积量的增进而增大,始终坚持电极小我处于较为不乱的状态,减缓了锂金属负极因充放电历程中制作生重约略积转变导致SEI膜割据加重电解液副反馈等问题;得益于该三维骨架轻质(~0.07mg/cm2)的特点,在引入骨架打点锂负极枝晶标题的同时,所失掉的复合电极展现出3656mAh/g的比容量,抵达了锂金属实践容量的94.7%。将该复合锂金属负极设立锂氧全电池表示出大幅降职的轮回执拗性。
 
 
  图2.交错碳纳米管复合锂金属负极(Li/3D-CSC)与别的使用于锂氧电池中的负极屈服比较(左)及与此外榜样锂电极的依顺对照(右)。
 
  该研讨中提出的经由一维纳米资料营建层层交错组织在组织化锂负极及关连电池建设中具备普适性。未来钻研课进一步美化锂金属骨架的若干好多微组织、资料构成及设计界面,持续晋职锂负极的稳定性与电化学功用,从而失掉更高坚守的锂氧电池助力电动汽车等规模的发展。

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