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相似文献
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1.
本文通过在锂负极中熔入少量铝制备了一种含Al-Li合金(Al4Li9)的新型复合锂负极,可有效改善Garnet/金属锂界面润湿性,从而显著降低了界面阻抗. XRD研究结果表明这一复合锂负极由Al4Li9合金和金属锂两相复合而成. SEM研究表明,复合锂负极可以有效改善金属锂与Garnet电解质的界面接触,形成更为紧密的接触界面. 电化学测试表明,复合锂负极显著降低了金属锂与Garnet电解质的界面阻抗,界面阻抗由锂/Garnet电解质界面的740.6 Ω·cm 2降低到复合锂负极/Garnet电解质界面的75.0 Ω·cm 2. 使用复合锂负极制备的对称电池在50 μA·cm -2和100 μA·cm -2电流密度锂沉积-溶出过程中表现出较低的极化和良好的循环稳定性,在50 μA·cm -2电流密度下,可以稳定循环超过400小时.  相似文献   

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梁世硕  康树森  杨东  胡建华 《化学学报》2022,80(9):1264-1268
随着我国新能源产业的快速发展,全固态电池由于其理论上的高能量密度和高安全性受到广泛关注,而硫化物全固态电池具有离子电导率高的优势成为目前的研发热点,但是金属锂负极的锂枝晶生长和与硫化物电解质之间的不稳定性严重阻碍了硫化物全固态电池的研发.本工作在高温150℃下制备了均匀的LiF界面层来抑制金属锂负极/硫化物电解质之间的界面反应和锂枝晶.LiF/Li之间具有较高的界面能,所以可以有效抑制锂枝晶的生长.LiNbO2@LiCoO2//Li6PS5Cl//LiF@Li (LNO@LCO//LPSCl//LiF@Li)全电池0.05 C, 0.1 C, 0.2 C和0.5 C倍率的正极放电克容量分别为138.4 mAh/g, 105.0 mAh/g, 80.3 mAh/g和60.4 mAh/g, 0.05 C循环50周后,正极容量保持率为80.2%.该方法为后续金属锂负极在全固态电池中的应用提供了新的方案.  相似文献   

4.
固态锂电池(SSLBs)因采用金属锂负极和固体电解质,具有提高能量密度和安全性的潜质。固体电解质作为固态锂电池的关键材料,对电池性能有重要影响。其中,聚合物-石榴石型复合固态电解质因结合了聚合物电解质的易加工性以及石榴石电解质的热稳定性和高离子电导率的优点,在固态电池规模化制造中具有良好的应用前景。然而,由于纳米固体电解质粉体的表面能高、与有机物的界面兼容性差,导致纳米锂镧锆氧颗粒在聚合物基体中容易发生团聚,进而导致复合电解质的离子电导率降低。本工作引入硅烷偶联剂3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)对Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12(LLZTO)的表面进行改性,旨在改善LLZTO颗粒在溶剂和聚合物基体中的分散性。LLZTO纳米颗粒表面的羟基与GPTMS分子反应形成共价键,在颗粒表面形成一层厚度约5 nm的GPTMS修饰层。GPTMS中具有亲脂性的环氧基团,使改性后的LLZTO纳米颗粒(LLZTO@GPTMS)在有机溶剂中均匀分散。粒度分布实验表明,LLZTO...  相似文献   

5.
随着新能源汽车的快速发展,车用锂电池的安全性能备受关注。不同于传统锂离子电池采用可燃有机液体电解液,固态锂电池采用无机类固体电解质,具有不可燃、不漏液、高安全、长寿命等一系列优点。此外,固体电解质可兼容高容量金属锂负极,进而实现高能量密度(300 Wh/kg)。然而,由于固体电解质缺乏流动性,其与金属锂负极的界面问题已经成为制约固态锂电池发展的瓶颈。本文简要讨论了金属锂负极与固体电解质界面所存在的几项关键挑战:(1)界面润湿;(2)枝晶生长;(3)金属锂的利用率等问题,并介绍了针对这几项关键问题的近期研究进展。  相似文献   

6.
陈龙  黄少博  邱景义  张浩  曹高萍 《化学进展》2021,33(8):1378-1389
动力电池领域对锂二次电池的能量密度和安全性提出了更高要求,研究高能量密度固态锂电池对发展新能源产业具有重要意义。相比传统的有机电解液锂离子电池,采用聚合物固体电解质的聚合物固态锂电池不但具有明显提升的安全性,而且能够匹配高容量电极材料,实现能量密度的有效提升。聚合物固态锂电池是最有前景的锂二次电池之一,然而聚合物固体电解质与锂负极间仍存在严重的界面副反应、锂负极表面易生长枝晶等问题。近年来,通过电解质成分调控、电解质力学性能提升、电解质/锂负极界面调控和匹配三维锂负极等手段,聚合物基固态锂电池性能明显提升。基于此,本文介绍了常见的聚合物固体电解质及其与锂负极间的界面挑战,从添加无机填料、使用高强度基底膜、分级层状结构设计、构筑界面缓冲层、交联网络设计以及固态锂负极保护等几个方面综述了提升聚合物基电解质/锂负极界面稳定性的最新研究成果,最后对解决聚合物固体电解质/锂负极界面兼容性的研发方向和发展趋势进行了展望。  相似文献   

7.
固态电池以其高安全性和高能量密度而备受关注。石榴石型固体电解质(LLZO)由于具有较高的离子导电性和对锂金属的稳定性,在固态电池中具有应用前景,但陶瓷与锂金属较差的界面接触会导致高的界面阻抗和可能形成的枝晶穿透。我们利用LLZO表层独特的H+/Li+交换反应,提出了一种简便有效的金属盐类水溶液诱发策略,在电解质表面原位构建ZnO亲锂层,界面处LiZn合金化实现紧密连续的接触。引入改性层后,界面阻抗可显著降低至约10Ω·cm2,对称电池能够在0.1mA·cm-2的电流密度下实现长达1000h的长循环稳定性。匹配正极LiFePO4(LFP)或LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523)的准固态电池在室温下能够稳定循环100次以上。  相似文献   

8.
锂-硫电池具有高的理论电芯比能量和低成本,是极具应用前景的下一代电化学储能技术,已被广泛研究。实用化锂-硫电池技术目前面临的挑战主要包括正极侧电活性硫物种在充放电过程中的不可逆损失,负极侧枝晶形核生长,以及因活性硫迁移至负极而导致的界面副反应,上述问题会导致电池工况条件下性能迅速衰退,引发电池失效和安全问题。本工作中,我们提出通过设计非对称的电极-电解质界面稳定锂-硫电池正负极电化学,协同促进电极/电解质体相和界面电荷输运,从而延长电池循环寿命,显著提升电化学性能。本文所讨论的策略有望指导电池界面理性设计,助力实现高性能的锂-硫电池。  相似文献   

9.
全固态钠离子电池具有原料成本低、安全性高以及能量密度高等特点,在移动电源、电动汽车和大规模储能系统领域表现出巨大的应用潜力。然而全固态钠离子电池的发展和规模化应用亟需解决固体电解质室温离子电导率低、界面电荷转移阻抗大、固体电解质与电极界面兼容性和接触差等问题。本文结合近年来全固态钠离子电池相关报道和本课题组研究成果,概述了β-Al2O3型固体电解质、NASICON型固体电解质、硫化物固体电解质、聚合物固体电解质、复合固体电解质的研究进展及发展趋势;综述了全固态钠离子电池界面特性、固体电解质表面修饰、电极/固体电解质界面改性最新研究成果;最后对全固态钠离子电池界面改性策略发展方向进行了展望。本综述有助于加深对全固态钠离子电池界面科学问题的认识,并对固态钠离子电池的发展应用形成理论指导。  相似文献   

10.
研究了人工施加的无机固体电解质晶体膜对锂碳负极电池性能的影响作用,结果表明碳电极的容量及首次充放电效率相对于未改性电极都得到了一定程度的提高,显示了以这层外界人工施加的晶体膜替代由电极体系本身所形成的钝化膜之有效性.扫描电子显微镜的研究直观地显示了这层人工施加膜的均匀、致密性质.  相似文献   

11.
The continuous development of solid-state electrolytes(SSEs) has stimulated immense progress in the development of all-solid-state batteries(ASSBs). Particularly, garnet-typed SSEs in formula of Li7La3Zr2O12(LLZO) are under intensive investigation to exploit their advantage in high lithium ions conductivity(>1 mS/cm), wide electrochemical window(>5 V), and good chemical electrochemical stability for lithium, which are critical factors to ensure a stable, and high performance ASSBs. This review will focus on the challenges related to LLZOs-based electrolyte, and update the recent developments in structural design of LLZOs, which are discussed in three major sections:(i) crystal structure and the lithium-ion transport mechanism of LLZO; (ii) single-site and multi-site doping of Li sites, La sites and Zr sites to enhance Li ions conductivity(LIC) and stability of LLZO; (iii) interface strategies between electrodes and LLZO to decrease interface area-specific resistance(ASR).  相似文献   

12.
Li-ion solid electrolytes, which are compatible with metallic lithium anodes, are the key component of all solid-state batteries. Recently, the garnet Li7La3Zr2O12 solid electrolyte has experienced booming development and shown great potential for its excellent overall performance. However, further understanding of its stability with lithium is required for a longer battery lifetime. In this review, latest research work on the interface between garnet-type solid electrolytes and lithium is presented, including both mechanisms governing interface stability and interface engineering methods. The development prospects and potential directions for following research are also discussed in the last section.  相似文献   

13.
对高比能量锂离子电池需求的不断增加激发了锂金属负极的应用研究。锂金属具有高放电比容量(3860 mAh·g?1),低电极电位(?3.04 V),是锂离子电池的理想负极材料。然而,锂金属在循环过程中会形成不稳定的固态电解质(SEI)膜,而且会生成枝晶,枝晶的生长会引发电池短路等安全问题,极大地阻碍了其应用。理想的SEI膜应具有良好的锂离子传导性、表面电子绝缘性和机械强度,可调控锂离子在表面均匀沉积,促进离子传输,抑制枝晶生长,因此构筑功能化SEI膜是解决锂金属负极所面临挑战的一项有效策略。本综述以锂金属枝晶形成和生长的机理为出发点,分析总结SEI膜的构建策略、不同组成SEI膜的结构和功能特性及其对锂金属负极性能的影响,并对锂金属实用化面临的挑战及未来发展方向进行了展望。  相似文献   

14.
本文采用机械辊压方法在金属锂表面通过原位固相反应生成LiC6异质微结构界面层,并研究了在碳酸酯有机电解液体系下该异质层对锂电化学沉积和溶解行为的影响。通过形貌表征与电化学测试发现,LiC6异质层能够有效提升锂电化学沉积的可逆性与均匀性,从而抑制枝晶生长及维持沉积/溶解界面的稳定。使用异质层改性金属锂负极的扣式全电池也较纯金属锂负极体系表现出更为优异的循环稳定性。  相似文献   

15.
Solid‐state calculations were performed with the program CASTEP to analyze some electronic structure features of the crystal compound Li6Gd(BO3)3 (LIGDBO), which is known to be an efficient gamma radiation detector, in particular when doped with rare‐earth ions. The structure of this material displays a clear 1‐D preference, where chains of atoms are formed along one of the crystalline axes. These quasilinear chains are responsible for the energy transfer occurring in the system prior to the actual detection. To elucidate on some aspects of the former process, calculations based on a few cluster models were also carried out by means of the molecular program JAGUAR. One of our results corresponds to a theoretical absorption energy value close to that experimentally obtained. In our calculation, the absorption process seems to be associated with the formation of an excitonic magnon state. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Int J Quantum Chem, 2003  相似文献   

16.
王友  曾一文  钟星  刘星  汤泉 《电化学》2018,24(2):174
本文以草酸锂、五氧化二钒、硼酸为原料,二水合草酸为碳原和还原剂,无水乙醇为分散剂,采用球磨法合成了Li3V2(BO3)3/C(LVB/C)复合材料前驱体,后经高温热处理得到LVB/C复合材料. 采用TG-DTA技术对前驱体进行了热分析,通过XRD、SEM、EDS等技术研究了烧结条件对 LVB/C 材料的晶体结构、微观形貌、含碳量的影响. 通过恒流充放电测试、循环性能测试、循环伏安测试和电化学阻抗测试等技术研究了烧结条件对 LVB/C 材料电化学性能的影响. 电化学测试结果表明,800 ℃下烧结10 h得到的样品电化学性能最佳,在50mA•g-1电流密度下,首次充放电比容量分别为427.6mAh•g-1和669.1 mAh•g-1,循环10次后,容量保持率分别为55.4 %和35.2 %.  相似文献   

17.
锂离子电池中固体电解质界面膜(SEI)研究进展   总被引:10,自引:0,他引:10  
本文综述了锂离子电池中固体电解质界面膜(SEI膜)的研究进展.在总结SEI膜的形成机理及模型的基础上,讨论了对SEI膜可能的影响因素及其改性方法,以及各种表征技术、特别是原位分析技术在SEI膜研究中的实际应用.指出在今后的研究中,正极表面与电解液间的界面膜,以及引入水溶性粘合剂体系后正负极表面与电解液间的相互作用将成为人们关注的热点。  相似文献   

18.
Solid‐state Li metal battery technology is attractive, owing to the high energy density, long lifespans, and better safety. A key obstacle in this technology is the unstable Li/solid‐state electrolyte (SSE) interface involving electrolyte reduction by Li. Herein we report a novel approach based on the use of a nanocomposite consisting of organic elastomeric salts (LiO‐(CH2O)n‐Li) and inorganic nanoparticle salts (LiF, ‐NSO2‐Li, Li2O), which serve as an interphase to protect Li10GeP2S12 (LGPS), a highly conductive but reducible SSE. The nanocomposite is formed in situ on Li via the electrochemical decomposition of a liquid electrolyte, thus having excellent chemical and electrochemical stability, affinity for Li and LGPS, and limited interfacial resistance. XPS depth profiling and SEM show that the nanocomposite effectively restrained the reduction of LGPS. Stable Li electrodeposition over 3000 h and a 200 cycle life for a full cell were achieved.  相似文献   

19.
The aprotic Li-O2 battery has attracted considerable interest in recent years because of its high theoretical specific energy that is far greater than that achievable with state-of-the-art Li-ion technologies. To date, most Li-O2 studies, based on a cell configuration with a Li metal anode, aprotic Li+ electrolyte and porous O2 cathode, have focused on O2 reactions at the cathode. However, these reactions might be complicated by the use of Li metal anode. This is because both the electrolyte and O2 (from cathode) can react with the Li metal and some parasitic products could cross over to the cathode and interfere with the O2 reactions occurring therein. In addition, the possibility of dendrite formation on the Li anode, during its multiple plating/stripping cycles, raises serious safety concerns that impede the realization of practical Li-O2 cells. Therefore, solutions to these issues are urgently needed to achieve a reversible and safety Li anode. This review summarizes recent advances in this field and strategies for achieving high performance Li anode for use in aprotic Li-O2 batteries. Topics include alternative counter/reference electrodes, electrolytes and additives, composite protection layers and separators, and advanced experimental techniques for studying the Li anode|electrolyte interface. Future developments in relation to Li anode for aprotic Li-O2 batteries are also discussed.  相似文献   

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通过N-丁基-N-甲基哌啶双(氟磺酰)亚胺盐离子液体和双(氟磺酰)亚胺锂盐修饰了Li|Li10GeP2S12界面,并研究了界面的改性效果.研究结果表明,在界面处原位生成一层致密的固体电解质界面膜(SEI),具有一定流变性的离子液体可渗透到Li10GeP2S12晶粒内部;在0.1 mA/cm2的电流密度下,界面改性后的Li|Li10GeP2S12|Li对称电池可稳定循环1500 h以上,极化电压仅为30 mV.在2.5~3.6 V电压范围内,Li|Li10GeP2S12|LiFePO4电池在0.2C倍率下充放电循环的首次放电比容量为148.1 mA·h/g,库仑效率为95.8%,经过30次循环后容量保持率为90.1%.  相似文献   

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