Visokobezbedna kompozitna litijum metalna anoda je sledeća generacija baterija za skladištenje energije velike gustine?
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.
Metalni litijum ima izuzetno visok teoretski specifični kapacitet i najmanji potencijal redoks elektrode, tako da je postao najidealniji anodni materijal za sledeću-generaciju baterija visoke-energetske-gustoće energije (sledeće -generacijske čvrste-litijumske baterije, litijum-sumporne baterije, litijum-vazdušne baterije, itd.). Međutim, problem dendrita tokom procesa punjenja i pražnjenja metalnog litijuma i nestabilnost sučesnog filma litijum-elektrolita ozbiljno smanjuju efikasnost ciklusa litijum metalnih baterija, skraćuju vijek trajanja baterije, pa čak i dovode do određeni stepen sigurnosnih opasnosti. ometaju razvoj litijum metalnih baterija.
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.
Nedavno su istraživači predložili niz metalnih litijumskih anoda zasnovanih na provodljivim ugljeničnim okvirima ili metalnim okvirima. Međutim, mnogi od ovih okvira nisu bili prethodno-kompleksirani metalnim litijumom, već su testirani u pola-ćelijama kao kolektori struje bez litijuma-. Takve kolektore struje-bez litijuma je teško direktno primijeniti na pune ćelije. Stoga je fokus istraživanja postao kako efikasno unaprijed-kombinirati litijum metal u strukturu kolektora struje da bi se formirala kompozitna litijum metalna anoda visokih{5}}konstrukcija koja se može direktno sastaviti u punu bateriju.
Kao odgovor na hitnu potražnju za kompozitnim elektrodama u litijum metalnim baterijama, istraživački tim profesora Zhang Qianga sa Tsinghua univerziteta predložio je kompozitnu negativnu elektrodu od litijum metala sa rastopljenim litijumom nalik koraljnim-ugljičnim vlaknima. Površina skeleta od karbonskih vlakana (CF) je modifikovana u litiofilnu površinu metodom galvanizovanog srebrnog premaza, tako da se tečni rastopljeni metal litijuma može brzo apsorbovati u skelet od ugljeničnih vlakana (CF/Ag) sa srebrnim premazom, tako da za postizanje visokih performansi Kompozitna litijum metalna anoda (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.
Koralnom-ugljičnim vlaknima istopljeni litijum-punjeni kompozitni litijum metalni anoda
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.
