उच्च सुरक्षा समग्र लिथियम धातु एनोड उच्च ऊर्जा घनत्व ऊर्जा भंडारण बैटरी की अगली पीढ़ी है?
The research group of Professor Zhang Qiang from the Department of Chemical Engineering of Tsinghua University published the paper "Coralloid Carbon Fiber-Based Composite Lithium Anode for Robust Lithium Metal Batteries" in the well-known journal "Joule" in the energy field. Important progress has been made in the field of high-safety and high-capacity composite lithium metal anodes. The research was selected as the cover article of this issue of Joule, and the cover image was published.
धातु लिथियम में अत्यधिक उच्च सैद्धांतिक विशिष्ट क्षमता और सबसे कम रेडॉक्स इलेक्ट्रोड क्षमता होती है, इसलिए यह अगली-पीढ़ी की उच्च-ऊर्जा-घनत्व ऊर्जा भंडारण बैटरी (अगले) के लिए सबसे आदर्श एनोड सामग्री बन गई है। -जेनरेशन सॉलिड-स्टेट लिथियम बैटरी, लिथियम-सल्फर बैटरी, लिथियम-एयर बैटरी, आदि)। हालांकि, धातु लिथियम की चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रक्रिया के दौरान डेंड्राइट समस्या और लिथियम की अस्थिरता -इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस फिल्म गंभीरता से लिथियम धातु बैटरी की चक्र दक्षता को कम करती है, बैटरी की सेवा जीवन को छोटा करती है, और यहां तक कि एक लाती है सुरक्षा खतरों की कुछ डिग्री। लिथियम धातु बैटरी के विकास में बाधा।
The cover picture uses a metaphor to express the design idea of "composite lithium metal negative electrode". The composite lithium metal negative electrode based on lithiophilic carbon fiber is likened to a ship, which can sail stably in the "ocean" of molten lithium.
हाल ही में, शोधकर्ताओं ने प्रवाहकीय कार्बन ढांचे या धातु ढांचे के आधार पर कई धातु लिथियम एनोड का प्रस्ताव दिया है। हालांकि, इनमें से कई ढांचे पहले-धातु लिथियम से जटिल नहीं थे, लेकिन आधे-कोशिकाओं में लिथियम के रूप में-मुक्त वर्तमान संग्राहकों के रूप में परीक्षण किए गए थे। ऐसे लिथियम-मुक्त करंट संग्राहकों को सीधे पूर्ण कोशिकाओं पर लागू करना मुश्किल होता है। इसलिए, एक उच्च - प्रदर्शन समग्र लिथियम धातु एनोड बनाने के लिए वर्तमान कलेक्टर संरचना में पूर्व -मिश्रित लिथियम धातु को कुशलतापूर्वक कैसे किया जाए, जिसे सीधे एक पूर्ण बैटरी के रूप में इकट्ठा किया जा सकता है, अनुसंधान का फोकस बन गया है।
सिंघुआ विश्वविद्यालय के प्रोफेसर झांग कियांग की शोध टीम ने धातु लिथियम बैटरी में मिश्रित इलेक्ट्रोड की तत्काल मांग के जवाब में कार्बन फाइबर पिघला हुआ और लिथियम से भरा एक समग्र लिथियम धातु नकारात्मक इलेक्ट्रोड प्रस्तावित किया। कार्बन फाइबर कंकाल (सीएफ) की सतह को चांदी की कोटिंग की इलेक्ट्रोप्लेटिंग की विधि द्वारा लिथियोफिलिक सतह में संशोधित किया जाता है, ताकि तरल पिघला हुआ लिथियम धातु चांदी के कोटिंग के साथ कार्बन फाइबर कंकाल (सीएफ / एजी) में तेजी से अवशोषित हो सके, इसलिए उच्च प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए समग्र लिथियम धातु एनोड (CF/Ag-Li)।
On the one hand, the silver coating can modify any conductive framework into a lithiophilic conductive framework that can siphon liquid molten lithium, and on the other hand, it can also reduce the deposition overpotential of metallic lithium, and obtain excellent cycle stability at high rates and no dendrites. Cyclic morphology of "dead lithium". Through the experimental observation of in-situ metallic lithium deposition, it is found that it is difficult to form dendrites in this composite structure. The proposed composite lithium metal anode can be stably cycled for more than 160 cycles with very low polarization under extremely harsh conditions of 10 mAcm-2 and 10 mAhcm-2. Compared with conventional lithium metal anodes, the composite lithium metal anode can withstand extreme areal current density and areal capacity cycling, showing high safety features.
मूंगा-जैसे कार्बन फाइबर पिघला हुआ लिथियम-भरा मिश्रित लिथियम धातु एनोड
The composite metal lithium negative electrode is directly assembled with the sulfur positive electrode and the lithium iron phosphate positive electrode to form a lithium{{0}}sulfur battery and a lithium iron phosphate battery with excellent performance. Its lithium iron phosphate battery can stably cycle for more than 500 cycles at a rate of 1.0C, while the lithium-sulfur battery has an initial discharge capacity of 781mAhg-1 at 0.5C, and maintains a high-capacity cycle for more than 400 cycles. The conductive skeleton silver-plated lithium-injection method of this work can be universally applied to the design and preparation of any composite metal lithium anode based on the conductive skeleton. Lithium" cycle appearance, and then obtain excellent electrochemical performance in full battery systems such as lithium-sulfur batteries, and improve the safety of energy storage systems.
