歡迎來到 阿儀網

在线AV 白白 | 產品 | 求購 | 資訊 | 專題 | 找廠商 | 打聽 | 人才 | 品牌 | 資料 | 技術文獻 | 展會 | 耗材 | 配件 | 新品 | 促銷 | 書籍 | 招標 | 優質儀器
廣告
廣告

您的位置:在线AV 白白>儀器儀表資訊>實驗室動態> 上海硅酸鹽所陶瓷基鋰氟轉換固態電池研究取得進展

上海硅酸鹽所陶瓷基鋰氟轉換固態電池研究取得進展

發布時間:2020/7/24編輯:Ma Liang 人氣:3144

  【阿儀網 實驗室動態】鋰金屬負極理論容量高、電極電勢低。與傳統鋰離子電池相比,鋰金屬電池的能量密度更高,正極材料的選擇更廣泛,既可以與傳統的含鋰聚陰離子框架和層狀氧化物材料匹配,也可以與新興的具有更高理論能量密度的無鋰氟化物材料配合。一般的鋰金屬電池以電解液為鋰離子傳輸的介質,主要成分是鋰鹽和有機溶劑,但由于液態介質副反應多和有機物的易燃性,這一類電池存在一定安全隱患。以固態電解質取代電解液作為鋰離子傳輸導體,可以提高電池的安全性和穩定性,并擴大鋰金屬電池應用的溫度范圍。其中陶瓷基石榴石型(Garnet-type)固態電解質是很好的選擇,近年來出現的摻雜鋰鑭鋯氧(Li7La3Zr2O12,LLZO)固態電解質具有室溫離子電導率高、合成工藝簡單、電化學穩定窗口寬、無氧化還原活性元素等優點,是陶瓷基固態電解質的主要候選。然而,LLZO固態電解質面臨著空氣不穩定、表面易鈍化、與鋰金屬界面接觸差等問題,導致在電解質/鋰負極界面處的阻抗很大,阻礙了鋰離子的界面傳輸,同時有限的界面接觸易引起鋰離子的不均勻沉積,導致鋰枝晶的生長,影響電池的使用壽命。因此,LLZO固態電解質/鋰金屬負極界面的鈍化消除或親鋰改善是一個亟需解決的問題。

  近期,中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員李馳麟團隊在陶瓷基固態電池的界面改性及其鋰氟轉換反應激活方面取得系列進展。

  該團隊提出“共晶合金(eutectic alloy)誘導固固對流”模式改性LLZO/Li界面的思路,實現了固固界面在電化學過程中的高度愈合,在此基礎上,成功驅動了轉換反應型三氟化鐵(FeF3)正極在陶瓷基固態電池體系中的高可逆循環。鈉元素與鋰元素屬于同一主族,化學性質相似,并且金屬鈉質地較軟,易于操作,鋰-鈉共晶合金可以與LLZO形成良好的界面接觸。從鋰-鈉二元相圖可以看出,鋰和鈉幾乎可以以任意計量比形成共晶合金,因此無需特意調控鋰-鈉比例,較文獻報道的其他合金改性方法更加簡易靈活。由于鈉和鋰晶域的濃度梯度不同,兩者之間易發生固-固對流,可使電解質/負極界面始終保持較穩定的均質合金狀態,進而保持緊致的合金-陶瓷界面接觸。共晶合金改性后的對稱電池可以穩定循環3500小時以上,界面電阻和過電勢在60℃時只有18.98 Ω·cm2 和10.8 mV。優異的界面耐久性促進了Li-Na/LLZO/FeF3固態電池的成功運行,其表現出良好的循環和倍率性能,在60℃下的100、150、200、300、400和500 μA·cm-2的電流密度下分別能釋放出507.3、422.0、383.4、350.6、297.6和275.1 mAh·g-1的容量,在500 μA·cm-2的容量依然超過傳統LiFePO4的理論容量(175 mAh·g-1),展現出轉換型FeF3正極材料的優勢,也為陶瓷基鋰氟轉換固態電池的未來應用提供了可能。相關成果發表于ACS Energy Letters。

  該團隊提出“燭焰(candle soot)燒烤陶瓷”模式改性LLZO/Li界面的策略,顯著剪薄了陶瓷表面的鈍化層,實現了“轉換型”鋰氟化物固態電池的超長可逆循環。LLZO在與空氣接觸后,易與空氣中的水和二氧化碳反應,在表面形成包含LiOH和Li2CO3的鈍化層,這一鈍化層嚴重影響了Li與LLZO的接觸,阻斷了界面處的鋰離子傳輸通道,導致電池的界面阻抗過大,電池性能嚴重受限。因此,鈍化層的去除是目前LLZO/Li界面改性研究的重要方向之一。在此背景下,該團隊提出一種簡易的蠟燭火焰氣相沉積手段,在蠟燭燃燒產生的高溫環境下,LLZO表面的Li2CO3鈍化層可以被表面沉積的蠟燭煤煙還原,具有多晶石墨化結構的煤煙炭黑層在鋰化后可生成LiC6晶域,具有離子/電子混合導電性,有利于鋰離子流在界面中間層的高通量傳輸。這種界面改性后的Li/CS-LLZO/FeF3固態電池表現出優異的長循環和倍率性能,其初始可逆容量可達500 mAh·g-1,循環壽命長達至少1500圈,在200 μA·cm-2電流密度下循環700圈后的可逆容量依然維持在201.0 mAh·g-1。陶瓷基固態Li-FeF3電池的循環性能甚至可超過文獻報道的液態Li-FeF3體系。相關成果發表于ACS Applied Materials & Interfaces。

  固態電池構架可以對正極端轉換反應產物產生更好的界面限域效果,并能有效抑制活性物質在電解質中的溶解。此外,鋰化的負極端界面夾層具有優異的混合導電性和界面潤濕性,能有效抑制鋰金屬枝晶的生長。這些保證了陶瓷基鋰氟轉換固態電池的長循環性能,陶瓷基固態電解質拓展了氟基電池的未來發展方向。

相關新聞

江蘇省發布大氣污染物綜合排放標準(征求意見稿) 發布時間:2020/9/14
  【阿儀網 行業資訊】日前,江蘇發布《江蘇省大氣污染物綜合排放標準(征求意見稿)》。前言為貫徹《中華人民共和國環境保護法》、《中華人民共和國大氣污染防治法》、《江蘇省大氣污染防治條例》,加強江蘇省大
針對新固廢法的固廢與水處理領域投資策略 發布時間:2020/9/14
  【阿儀網 投資相關】8 月,發改委、住建部、生態環境部等部委針對城鎮地區出臺了《城鎮生活垃圾分類和處理設施補短板強弱項實施方案》和《城鎮生活污水處理設施補短板強弱項實施方案》兩項政策,旨在完善全國
2019年度北京市科學技術獎勵大會 多項科技成果獲獎 發布時間:2020/9/14
  【阿儀網 行業資訊】為獎勵在科技進步活動中作出突出貢獻的公民、組織,國務院設立了五項國家科學技術獎:國家最高科學技術獎、國家自然科學獎、國家技術發明獎、國家科學技術進步獎和中華人民共和國國際科學技
關于食品快檢行業的分析 發布時間:2020/9/14
  【阿儀網 行業資訊】目前,我國食品快速檢測的投入規模約占食品檢測總投入規模的30%,數據顯示,2016年、2017年國內食品快速檢測市場規模分別為19.68億元、29.77億元,預計2017年至2
納米仿生機器人有望“制服”腦腫瘤 發布時間:2020/9/14
  【阿儀網 實驗室動態】中國科學院深圳先進技術研究院醫藥所納米醫療技術研究中心研究員蔡林濤、副研究員張鵬飛等人與中國科學院院士、香港科技大學教授唐本忠及湘潭大學教授陳華杰合作,成功研發出一種基于聚集
我國自主研發超導量子計算云平臺正式上線 發布時間:2020/9/14
【阿儀網 實驗室動態】我國企業自主研發的6比特超導量子計算云平臺日前正式上線,全球用戶可以在線體驗來自中國的量子計算服務。在當前技術條件下,量子計算機還離不開嚴苛的運行環境與復雜的輔助設備。為了讓更多
廣告

圖片視點

醫用離心機迎合完善市場需求,發展前景客觀

優質產品

版權聲明

凡本網注明"來源:阿儀網"的所有作品,版權均屬于阿儀網,未經本網授權不得轉載、摘編或利 用其它方式使用。已獲本網授 權的作品,應在授權范圍內使用,并注明"來源:阿儀網"。違者本網將追究相關法律責任。

在线AV 白白 本網凡注明"來源:xxx(非本網)"的作品,均轉載自其它媒體,轉載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點和對其 真實性負責,且不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。如其他媒體、網站或個人從本網下載使用 ,必須保留本網注明 的"稿件來源",并自負版權等法律責任。

如涉及作品內容、版權等問題,請在作品發表之日起兩周內與本網聯系,否則視為放棄相關權利。

旗下頻道