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清华大学:石墨烯做电极材料的锂电池更安全

时间:2021-08-22 01:44:01 来源:金沙体育 点击:

本文摘要:中国清华大学(TsinghuaUniversity)的研究人员最近找到一种基于石墨烯纳米结构的锂金属电极材料,可用作诱导锂金属电池中的枝晶生长,更进一步提高其电化学性能。 目前普遍用于的锂离子电池更加无法符合便携式电子产品和电动车(EV)日益减少的储能拒绝。诸如锂硫电池(Li-S)与锂空气电池(Li-air)等新的锂离子金属阳极电池也都十分热门。 锂金属电池获取极高的理论性能,完全比石墨烯更好10倍的能量,清华大学化学工程系副教授张强回应。

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中国清华大学(TsinghuaUniversity)的研究人员最近找到一种基于石墨烯纳米结构的锂金属电极材料,可用作诱导锂金属电池中的枝晶生长,更进一步提高其电化学性能。  目前普遍用于的锂离子电池更加无法符合便携式电子产品和电动车(EV)日益减少的储能拒绝。诸如锂硫电池(Li-S)与锂空气电池(Li-air)等新的锂离子金属阳极电池也都十分热门。

锂金属电池获取极高的理论性能,完全比石墨烯更好10倍的能量,清华大学化学工程系副教授张强回应。  然而,在倒数的循环下,锂金属的实际应用于受到锂枝晶生长的反感阻碍,甚至引起对于安全性的疑虑。锂枝晶有可能造成电池内部短路引起发生爆炸。

再者,锂枝晶的构成也使得循环效率减少。  枝晶生长以及液体电解质模块不平稳都会消耗大量的锂和电解液,造成不可逆的电池容量损失。锂在石墨烯薄层上的沉积/挤压过程示意图  为了减轻枝晶的生长,目前早已研发出有几种方法了,还包括调整电解液、使用人造液体电解质模块层与电极结构等。

  我们找到,藉由大量增加局部电流密度,就能有效地诱导锂枝晶的生长。根据这样的概念,我们使用具备超高比表面积的非堆栈石墨烯材料,打造出纳米结构的阳极。结果显示这是一种十分有效地的方法,清华大学化学工程博士研究生兼该研究的主要作者RuiZhang说明,此外,我们使用双盐电解液,获得更加平稳且更加灵活性的固态电解质模块,以防止锂金属与电解液更进一步再次发生反应。

  基于石墨烯的阳极带给多方面的进展,还包括1666m2g-1的较小比表面积带给石墨烯阳极表面的超低局部电流密度(仅有使用铜箔阳极时的万分之一),同时诱导了枝晶的生长,从而带给均匀分布的锂沉积形态。  由于非堆栈石墨烯的高孔隙容量(1.65cm2g-1),这种阳极还可获取4.0mAhmg-1的高平稳循环性能,比锂离子电池中的石墨烯阳极(0.372mAhmg-1)更高10倍。  该阳极并展现出低导电性(435Scm-1),带给较低的模块电阻、平稳的差使/静电性能,以及低循环效率。

  具备高比表面积的导电纳米结构阳极带给了超低的局部电流密度,这将有助提升锂金属阳极的稳定度与电化学性能,该研究的另一名作者Xin-BingCheng回应。涉及研究成果已公开发表于近期一期的《先进设备材料》(AdvancedMaterials)期刊中。


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