头条:中国电子科技大学探讨电极硬碳主体的锂沉积行为

来源:盖世汽车时间:2022-12-13 18:43:04


(资料图片)

在下一代高能量密度电池中,锂金属被视为理想的负极。然而,为了使其充分发挥潜力,还要克服一定的挑战。据外媒报道,研究团队探讨锂沉积行为,并围绕硬碳主体开发了一种策略,可以成功解决目前在锂金属负极开发过程中面临的一些问题。

(图片来源:SpringerLink)

中国电子科技大学的王丽平教授表示:“通过这一策略来合理设计主体和电解质,从而解决体积变化和枝晶问题,为制造锂金属负极提供了更宽阔的视角。”

锂金属具有超高理论容量、极低的电极电位和低密度,被视为富有前景的下一代电池负极。然而,锂金属受到不可控锂枝晶生长、副反应和相对无限的体积变化的影响。这些问题会降低电池的效率,使电池的循环寿命变短,甚至可能导致短路等安全风险。

长期以来,研究人员一直在探讨不同的方法,以缓解枝晶生长和体积膨胀问题,比如构建三维复合锂负极、优化电解质构成、应用人工界面膜和固体电解质等。在解决体积膨胀和枝晶生长问题方面,三维主体是最有前景的方法。在锂金属负极中,碳基材料是理想的主体候选材料,因其具有轻量化、导电率高和孔隙结构多重优势,并且电化学/化学性能稳定。但王教授表示:“即使碳基主体具有诸多优势,也不能完全解决体积膨胀和枝晶生长等问题。”

最近以来,研究人员探讨使用亲锂物质(如锌、氧化锌、铝、锡、硅、银和镁)对碳材料进行改性,并开发合适的电解质作为提高三维主体材料性能的有效方法。王教授表示:“然而,锂沉积行为及其内在机制并未得到系统的分析。”

为了更好地了解结构-行为关系,发现锂沉积行为及其内在机制,为开发高性能碳基主体电极指明方向,该团队进行了深入的研究。研究人员使用光学显微镜和扫描电子显微镜进行系统性研究,探讨碳氢化合物电极在不同表面改性和电解质作用下的锂沉积行为。研究人员发现,锂并不是自发地沉积到碳孔中。这在很大程度上取决于碳表面、电流密度、面积容量和电解质。

因此,该团队开发了一种含银的亲锂改性商用硬碳作为稳定主体。结果发现,引入亲锂位点可以引导枝晶适应生长,抑制体积膨胀。另外,研究人员发现,局部高浓度电解质被证明与锂更相容,可以优化锂沉积形态,阻止其形成枝晶。因此,在循环过程中,位于局部高浓度电解质中的银/碳氢化合物电极实现了均匀且无枝晶的锂沉积形态,并表现出良好的长期循环效率(超过316次循环)。

该团队总结道,尽管多孔碳具有容纳锂的理论空间,但是锂离子不会沉积到预期的孔隙中,因为锂原子更倾向于以爆炸性的生长模式积聚,且其强度足以撑住碳颗粒。研究人员还发现,对碳进行表面改性,可以减少成核势垒,从而部分缓解锂沉积。然而,由于这是锂沉积到亲锂碳上之后的锂-锂沉积行为,因此效率不高。该团队发现,使用局部高浓度电解质,可以更有效地实现无枝晶锂沉积。

关键词: 中国电子科技大学 电极硬碳主体 锂金属电池

相关阅读

推荐阅读

头条:中国电子科技大学探讨电极硬碳主体的锂沉积行为

头条:中国电子科技大学探讨电极硬碳主体的锂沉积

中国电子科技大学探讨电极硬碳主体的锂沉积行为引入亲锂位点可以引导枝晶适度生长,抑制体积膨胀。更多

2022-12-13 18:43:04
今日快讯:特斯拉Cybertruck进入白车身阶段,订单已超160万辆

今日快讯:特斯拉Cybertruck进入白车身阶段,订单

特斯拉Cybertruck进入白车身阶段,订单已超160万辆12月13日据外媒报道,特斯拉得州工厂陈放着特斯拉Cybertruck的白车身。最新信息显示,截止11更多

2022-12-13 17:35:06
研究人员开发出新目标检测系统 增强自动驾驶汽车的安全性

研究人员开发出新目标检测系统 增强自动驾驶汽车

研究人员开发出新目标检测系统增强自动驾驶汽车的安全性盖世汽车讯长期以来,自动驾驶汽车一直被认为是下一代交通方式。为了使自动驾驶车辆能更多

2022-12-13 16:35:08
世界球精选!现代HTWO与ENGINIUS合作 推动商用车运输碳中和

世界球精选!现代HTWO与ENGINIUS合作 推动商用车

现代HTWO与ENGINIUS合作推动商用车运输碳中和盖世汽车讯12月12日,现代汽车集团(HyundaiMotorGroup)旗下专用燃料电池系统品牌HTWO与欧洲垃圾收集车更多

2022-12-13 16:30:43
明年,新能源高增速时代还能保持吗?

明年,新能源高增速时代还能保持吗?

明年,新能源高增速时代还能保持吗?“涨价+国补取消”,新能源增速明年将放缓更多

2022-12-13 15:25:41
焦点速递!年产能破百万,西安比亚迪超级工厂四期扩建增产

焦点速递!年产能破百万,西安比亚迪超级工厂四期

年产能破百万,西安比亚迪超级工厂四期扩建增产比亚迪在2022年的销量可以说是井喷式的爆发,已经连续数月取得了新能源乘用车销量榜的冠军,但更多

2022-12-13 15:25:35
焦点消息!蔚来的30万辆,比想象中更快

焦点消息!蔚来的30万辆,比想象中更快

蔚来的30万辆,比想象中更快可以预见的是,迎来下一个“10万辆”,一定会比7个月更快。更多

2022-12-13 15:32:37
新动态:硬刚比亚迪 东风猛士硬派越野车谍照曝光

新动态:硬刚比亚迪 东风猛士硬派越野车谍照曝光

硬刚比亚迪东风猛士硬派越野车谍照曝光近日,车质网从相关渠道获悉,东风猛士新款硬派纯电SUV车型M-Terrain谍照曝光。根据此前的信息来看,该车将更多

2022-12-13 15:30:09
+ 点击查看更多精彩
字节跳动计划投资“大量资金”开发VR领域
    据 Protocol 报道,字节跳动正在认真考虑进入虚拟现实(VR)领域...
任天堂Switch曝光:合作伙伴招聘新游戏机开发工程师
    据外媒报道称,任天堂即将推新一代Switch,其中一个最有力的证据...
途牛发布纳斯达克股价不合规通知函
    4月18日,在途牛收到纳斯达克股价不合规通知函后,途牛方面发布声...
一加新机现身:搭载天玑8100处理器,主打快充和游戏
    今天,一款型号显示为PGKM10的一加新机现身GeekBench,这款新机搭...
紫光国微:预计2022年第一季度净利润同比增长69.9%
    紫光国微发布公告称,预计2022年第一季度归属于上市公司股东的净...
斯坦福大学建造小型太阳能电池板原型
    日前,斯坦福大学的研究人员已经建造了一个小型太阳能电池板原型...
    资讯播报