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研究團隊采用空腔二氧化硅微球結構 抑制鋰枝晶生長

2018-01-12
據外媒報道,美國化學學會期刊(ACS journal)《納米快報》發表了一篇論文,研究人員采用空腔二氧化硅微球(hollow silica microspheres)結構,用于容納鋰離子,其碳納米管內心可抑制枝晶生長(dendrite growth)。由于枝晶生長被抑制,在進行200多次充放電后,其電極仍能保持高速鍍/汽提效率高達99%。
高純氧化鋁
    鋰金屬電池(lithium metal batteries,LMBs)獲得業內的極大關注,因為其能量密度較高。在鋰金屬電池中,鋰金屬的比容量高(3860 mA h g?1),相較于標準款氫電極(hydrogen electrode),而電化電勢低(?3.04 V)。因此,鋰是一款理想的陽極材料。
 
    然而,鋰沉降不均勻會導致枝晶生長,使電池的充放電效率(循環效率,cycling efficiency)減弱,乃至電池內部出現短路,從而引發電池故障及安全風險。
 
    近期,業內提議采用電解液添加劑(electrolyte additives)、穩定的界面層(stable interfacial layers)及修飾電極(modified electrodes)等多種方式,旨在解決鋰金屬陽極的關鍵性問題。現已證實,利用架構調整鋰枝晶積聚是高效的方式。
 
    盡管非均質結構(heterogeneous structure)在調節沉積行為(deposition behavior)中發揮著重要作用,但鋰金屬的精細管控機制受限于電泳條件(deposition conditions),如:沉積性能(deposition capacity)及電流密度(current density)。因此,若沉積性能過高,需要改進該款非均質結構,需要引導,使其均勻沉淀法。
 
    該團隊設計了復合微型籠式結構(composite microcage),搭配碳納米管內心(carbon nanotube core)及多孔硅護層(porous silica sheath)。復合微型籠式結構可容納鋰金屬,其非均質結構可被用作鋰離子捕獲器(trapper)。
 
    在實驗過程中,研究團隊發現能高效地截留鋰金屬,其電化學性能(electrochemical performance)極佳。
 

 


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