粉體圈首頁     您好,歡迎來到粉體圈網絡!
個人注冊   企業注冊   登錄   找回密碼   進入供求市場
粉體圈專注為粉碎設備,粉體設備等廠家提供粉體技術,粉體會議等信息及粉體展示和交流平臺。 粉體圈專注為粉碎設備,粉體設備等廠家提供粉體技術,粉體會議等信息及粉體展示和交流平臺。
?當前位置:粉體圈首頁>粉體技術>技術前沿>正文
中國科大團隊制備出高性能硅藻土復合固態鋰電陽極(負極)
2019年06月11日 發布 分類:技術前沿 點擊量:159
0

中國科技大學姚宏斌課題組和俞書宏教授領導的研究團隊,受硅藻土具有的多級結構特征的啟發,以天然硅藻土為模板成功制備了結構穩固、無枝晶生長的多級結構鋰金屬固態復合負極,基于該鋰金屬復合負極構筑的固態鋰金屬電池表現出優異的電化學性能。研究成果6月6日發表于《自然·通訊》上。

鋰金屬基陽極具有分層結構,能夠實現高速率、體積變化調節和樹枝狀抑制,是所有固態鋰金屬電池的理想選擇。然而,由于鋰的揮發性,分層鋰金屬基陽極的制備具有挑戰性。

a)硅藻土模板衍生的多級結構固態鋰金屬復合負極的制備過程示意圖。(b)多級結構固態鋰金屬復合負極的鋰沉積/脫出示意圖。(c)平板鋰箔負極的的鋰沉積/脫出示意圖。

通過對自然界中各種層次結構材料的篩選,研發人員發現硅藻土是一種理想的層次結構骨架材料,能夠滿足制備層次鋰復合陽極的要求。首先,天然豐富的硅藻土成本低,其獨特的層次結構和極高的孔隙率對鋰的適應能力有吸引力。其次,通過簡單的鎂還原處理,硅藻土獨特的層次結構完全可以衍生到已獲得的硅框架中。第三,分層硅框架的高鋰親電性有助于鋰化過程產生一個剛性的鋰硅框架來加載鋰金屬內部,形成獨特的鋰硅化物-鋰混合陽極。

科研人員首先通過鎂熱還原法將天然的硅藻土轉化為具有多級孔道結構的硅框架。隨后,將該多級結構硅框架與熔融態的鋰金屬混合并充分攪拌反應制得鋰-硅復合粉體。然后,采用聚環氧乙烷基聚合物固態電解質(PEO-SPE)對鋰-硅粉體進行表面修飾。最后,通過冷壓工藝將上述粉體在模具中壓制成具有多級結構的復合鋰金屬負極。在復合鋰金屬負極中,鋰金屬是嵌在 修飾的框架的孔道結構之中,從而提升了其與電解質的接觸面積,有利于得到更均勻的鋰離子流,保持了電極結構的完整性。

實驗結果表明,以PEO-SPE作為固態電解質,PEO-DLSL對稱電池在鋰脫出/沉積測試中可穩定性循環超過1000小時,極化電壓可保持在100毫伏以下。從天然硅藻土衍生而來的PEO-DLSL復合陽極的分層結構有助于電極和固態電解質之間的緊密接觸,提供高鋰離子導電通道,這對于調節電池循環過程中的界面波動至關重要。這種分層鋰復合陽極有望制備出一種高能量/高功率密度的安全固態鋰金屬電池。

YUXI 編譯


相關內容:
0
 
?
點擊加入粉體技術交流群粉體技術群
返回頁頂
发财神试玩