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在锂-硫化聚丙烯腈电池体系中,负极锂枝晶的形成和生长严重恶化了电池充放电性能,并给电池带来了安全隐患。而在更有利于稳定正极硫化聚丙烯腈材料的碳酸酯类电解液中,锂枝晶生长尤为严重。本文通过将硝酸镁添加到碳酸酯类电解液中,研究硝酸根和镁离子对锂金属表面改性的共同作用。实验数据发现,在硝酸根和镁离子共同作用下,锂枝晶生长被有效抑制。当硝酸镁浓度为100 mmol·L-1时,锂铜半电池的库仑效率明显提高,并显著改善了锂-硫化聚丙烯腈电池的循环性能。300次循环后容量保持率为71%,远高于硝酸锂的61%和无添加剂的50%。 相似文献
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双向脉冲充电法对锂枝晶生成的抑制 总被引:1,自引:0,他引:1
采用双向脉冲电流充电方法取代传统的直流电充电方法, 研究了金属锂电极在有机电解液1 mol•L−1 LiPF6/碳酸乙烯酯(EC):二甲基碳酸脂(DMC)(1:1, V/V)中的充电过程. 锂电极的表面变化通过原位显微镜观测和交流阻抗谱进行检测. 原位显微镜观测结果显示, 在直流充电时锂电极上明显地出现了枝晶, 而在双向脉冲充电时, 枝晶的产生和生长受到了抑制. 交流阻抗谱结果显示在双向脉冲充电下, 锂电极的表面积增长较直流充电时缓慢. 这种抑制枝晶生长, 稳定锂沉积的新充电方法有望用于锂阳极二次电池. 相似文献
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以泡沫镍(NF)为基体,采用常规脉冲伏安法合成了独立分相的金属Ni,Cu为主晶相、平均粒径为70nm的规则立方体结构镍铜合金电催化剂(Ni Cu/NF).在电催化析氢反应中,Ni Cu/NF表现出优良的催化活性和优异的催化稳定性,在电流密度为10 m A/cm2时,在1. 0 mol/L KOH溶液中需要的析氢过电位仅为86m V,催化24 h的电位波动仅为12 m V.二级复合纳米立方体结构使Ni Cu/NF展现出15. 5倍于空白NF的电化学活性面积(ECSA),为电催化反应提供了大量催化活性位点,也为电极表面的电荷传输、物质传递提供了充足的通道; Cu的引入以及Ni O/Ni异质结的形成改善了邻近Ni原子的活性,使镍基材料本征析氢活性得以改善,三者协同促进了Ni Cu/NF电催化活性的提升.Ni Cu/NF电极在析氢过程中遵循Volmer-Heyrovsky机理,反应速率由电极表面吸附氢原子的电化学脱附过程决定. 相似文献
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金属锂负极以极高的容量(3860 mAh ·g-1)和最负的电势(-3.040 V vs标准氢电极)而被称为二次锂电池"圣杯"电极。以金属锂为负极的金属锂电池是极具前景的下一代高比能电池(比如锂硫和锂氧电池等)。然而,在锂离子反复沉积和析出过程中,金属锂负极表面容易生长出锂枝晶,并发生粉化,大大降低了电池的利用率,造成安全隐患,缩短电池使用寿命。本综述针对金属锂的枝晶问题开展评述。首先介绍金属锂负极的工作原理和存在的挑战;其次,评述金属锂负极的枝晶生长模型;再次,总结近年来针对抑制金属锂负极枝晶生长的研究进展。最后,总结全文并对金属锂负极的研究进行了展望。该综述尝试总结金属锂负极近些年在理论和技术上的进步,并为金属锂电池的实用化研究提供借鉴。 相似文献
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电沉积Ni81.32Mo18.68非晶/纳米晶镀层的晶化动力学 总被引:1,自引:0,他引:1
在碱式碳酸镍为主的盐溶液中用电沉积法制备出含Mo原子分数为18.68%的Ni-Mo合金镀层.X射线衍射(XRD)表明该镀层为非晶/纳米晶混合结构;用差示扫描量热法(DSC)对这种非晶/纳米晶混合结构的合金进行了晶化动力学研究,测得其晶化激活能(E)为3.84x105 kJ·mol-1;晶化开始温度约为440℃,与非晶态结构Ni-Mo合金镀层相比,晶化温度提高了约13℃.热处理过程发现,非晶/纳米晶混合结构镀层中少量纳米晶的存在阻止了非晶态相转变的可能性,提高了混合结构镀层的热稳定性和晶化温度;镀层在450℃热处理过程中有新相产生,其不仅提高了镀层的密实度,同时也阻止了非晶态相的转变,提高了镀层的热稳定性. 相似文献
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金属锂负极具有极高的理论比容量和极低的氧化还原电位,被认为是二次电池体系中负极材料的最终选择.但在实际应用过程中,不稳定的电极/电解液界面会造成大量的锂枝晶生长,导致容量损失乃至热失控等安全问题.调控锂离子溶剂化结构,可促进有益的固态电解质界面膜(SEI)成膜组分在电极表面优先分解,进而稳定电极界面并可诱导锂离子均匀沉积,是提升液态和准固态金属锂电池电化学性能的重要手段.本文综合评述了近年来从液态到准固态电解质中锂离子溶剂化结构调控的策略和设计原则,探讨了溶剂化结构改变对电极/电解质界面的影响,并对准固态电解质的研究前景进行了展望. 相似文献
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在碱式碳酸镍为主的盐溶液中用电沉积法制备出含Mo原子分数为18.68%的Ni-Mo合金镀层. X射线衍射(XRD)表明该镀层为非晶/纳米晶混合结构; 用差示扫描量热法(DSC)对这种非晶/纳米晶混合结构的合金进行了晶化动力学研究, 测得其晶化激活能(E)为3.84×105 kJ·mol-1; 晶化开始温度约为440 ℃, 与非晶态结构Ni-Mo合金镀层相比, 晶化温度提高了约13 ℃. 热处理过程发现, 非晶/纳米晶混合结构镀层中少量纳米晶的存在阻止了非晶态相转变的可能性, 提高了混合结构镀层的热稳定性和晶化温度; 镀层在450 ℃热处理过程中有新相产生, 其不仅提高了镀层的密实度, 同时也阻止了非晶态相的转变, 提高了镀层的热稳定性. 相似文献
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纯钯电沉积及其成核机理研究 总被引:3,自引:0,他引:3
研究在柠檬酸钾和草酸铵镀液体系中纯钯电沉积及电结晶机理。结果表明,采用本实验案研制的添加剂(2)XP-4和XP-7,可在电流密度0.5 ̄3.5A/dm^2,温度40 ̄60℃的宽广范围内获得全光亮的钯电沉积积层。采用脉冲电源电镀可有效地改善厚沉积层质量,减少沉积层裂纹和孔洞,循环伏安实验表明,钯电极过程的阴阳峰电位之差达1.05V,说明其电极过程明显不可逆;伏安图上同时出现-感抗性电流环,说明钯沉积 相似文献
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研究了熔融氯化锂与氯化钾在摩尔比为58:42的熔盐中,锂在镁电极上的电沉积过程.利用电化学工作站,采用循环伏安法扫描技术,考察了在450℃,扫描速度为20 mV/s时,锂在钼电极和镁电极上的析出电位,得到析出电位分别为-2.4和-2.28 v.结果说明,镁电极对于锂的析出具有诱导作用;发现在所研究的温度范嗣内,电流效率均大于92%;利用扫描电子显微镜考察了镁电极沉积锂前后表面形貌的变化,发现镁电极上沉积锂之后与未沉积锂前相比,表面形成了均匀致密的合金层;扫描电子显微镜能谱分析表明,合金试样中的杂质元素主要为氧,可能是南于样品放置在空气环境中所致,测量时间内引起的. 相似文献
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应用电沉积技术制备了Fe-P合金电极材料。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了该合金材料的相结构和表面形貌。XRD分析结果表明电沉积的Fe-P合金具有非晶态结构。电化学性能测试表明:平面结构的Fe-P合金电极首次放电(脱锂)容量达542 mAh·g-1,首次循环的库仑效率为60%;50周循环之后放电容量为366 mAh·g-1。用非原位的XRD和SEM对电极的充放电机理进行了初步研究,结果表明,首次充电(嵌锂)过程中形成Li3P相,电极表面生成纳米棒结构铁-磷合金,它能有效缓解锂嵌入/脱出时引起的合金结构变化,抑制合金材料的体积膨胀,从而提高该合金电极的充放电效率和循环性能。 相似文献
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石墨烯纸具有优良的导电导热性能,但强度和硬度较低。为了获得良好的综合力学性能以提高石墨烯纸的实用价值,本文提出了制备石墨烯纸-金属复合材料的构想,从实验上初步研究了电沉积法制备石墨烯纸-金属复合材料的可行性,并探究了石墨烯纸与电沉积金属界面结合情况。采用两种常见镀层金属Cu、Cr,在实验室使用电沉积法制备了石墨烯纸-Cu,石墨烯纸-Cr两种复合镀层材料。利用扫描电镜对复合材料的表面形貌和横截面进行了表征,结果显示石墨烯纸-Cr复合材料的界面结合相对紧密。本文首次将二维错配度应用到石墨烯纸与金属镀层界面结合力分析中,通过计算分析,常温下C 的(0001)面与Cr的(110)面的二维错配度为7.26%,晶格匹配度良好. 随温度升高,C-Cr界面错配度值减小,即晶格匹配度增加,另外C-Cr二元相图显示C与Cr发生反应生成的碳化物将进一步增强其界面结合。 相似文献
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Highly Stable Lithium Metal Batteries Enabled by Regulating the Solvation of Lithium Ions in Nonaqueous Electrolytes 下载免费PDF全文
Xue‐Qiang Zhang Xiang Chen Dr. Xin‐Bing Cheng Bo‐Quan Li Xin Shen Chong Yan Prof. Jia‐Qi Huang Prof. Qiang Zhang 《Angewandte Chemie (International ed. in English)》2018,57(19):5301-5305
Safe and rechargeable lithium metal batteries have been difficult to achieve because of the formation of lithium dendrites. Herein an emerging electrolyte based on a simple solvation strategy is proposed for highly stable lithium metal anodes in both coin and pouch cells. Fluoroethylene carbonate (FEC) and lithium nitrate (LiNO3) were concurrently introduced into an electrolyte, thus altering the solvation sheath of lithium ions, and forming a uniform solid electrolyte interphase (SEI), with an abundance of LiF and LiNxOy on a working lithium metal anode with dendrite‐free lithium deposition. Ultrahigh Coulombic efficiency (99.96 %) and long lifespans (1000 cycles) were achieved when the FEC/LiNO3 electrolyte was applied in working batteries. The solvation chemistry of electrolyte was further explored by molecular dynamics simulations and first‐principles calculations. This work provides insight into understanding the critical role of the solvation of lithium ions in forming the SEI and delivering an effective route to optimize electrolytes for safe lithium metal batteries. 相似文献
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Xiaofeng He Xiao Liu Qing Han Peng Zhang Xiaosheng Song Yong Zhao 《Angewandte Chemie (International ed. in English)》2020,59(16):6397-6405
A proof‐of‐concept study on a liquid/liquid (L/L) two‐phase electrolyte interface is reported by using the polarity difference of solvent for the protection of Li‐metal anode with long‐term operation over 2000 h. The L/L electrolyte interface constructed by non‐polar fluorosilicane (PFTOS) and conventionally polar dimethyl sulfoxide solvents can block direct contact between conventional electrolyte and Li anode, and consequently their side reactions can be significantly eliminated. Moreover, the homogeneous Li‐ion flow and Li‐mass deposition can be realized by the formation of a thin and uniform solid‐electrolyte interphase (SEI) composed of LiF, LixC, LixSiOy between PFTOS and Li anode, as well as the super‐wettability state of PFTOS to Li anode, resulting in the suppression of Li dendrite formation. The cycling stability in a lithium–oxygen battery as a model is improved 4 times with the L/L electrolyte interface. 相似文献