1. 清新电源首页
  2. 学术动态
  3. 博采百家
  4. MaterialsViews

石墨烯骨架提升金属负极的安全性:低局部电流密度抑制锂枝晶生长

金属锂负极在电池的充放电过程中,易生长出树枝状的锂枝晶沉积。锂枝晶一方面会刺穿隔膜,引发电池内部短路,带来极大的安全隐患;另一方面,锂枝晶的生长使得新生长的金属锂不断与电解液接触,消耗电解液和金属锂形成多余的锂盐膜(即固液界面膜),带来不可逆的电池容量损失,大幅降低电池的使用寿命。因此,抑制金属锂枝晶的生长,对于改进金属锂负极的安全性和储能效率至关重要。

石墨烯骨架提升金属负极的安全性:低局部电流密度抑制锂枝晶生长

为了抑制金属锂枝晶的生长,清华大学张强教授课题组提出了一种石墨烯纳米结构骨架的金属锂负极结构。该负极结构(1)具有极高的比表面积(1666 m2 g-1),可将充放电过程中微观结构表面实际的电流密度降低到整体电极电流密度的仅仅万分之一,通过这一极低的电流密度,实现了无枝晶的金属锂沉积形貌;(2)具有极高的孔容(1.65 cm3 g-1),从而拥有可达4.0 mAh mg-1的极高的稳定充放电容量,是常见锂离子电池所用石墨负极(0.372 mAh mg-1)的约十倍;(3)具有极高的电导率(435 S cm-1),降低了负极金属锂表面的界面阻抗,提高了电化学性能。此外,该工作中结合使用了新型的双盐电解液,可形成稳定具有弹性的锂盐固液界面膜,实现对金属锂的有效保护,保证了该金属锂负极的充放电循环性能。

该工作提出了具有极高比表面积、孔容、电导率的石墨烯骨架负极用于锂硫电池中的金属锂负极,提供了通过极低局部电流密度来抑制金属锂枝晶生长、并提高金属锂负极安全性和循环效率的高效研究思路。这类石墨烯纳米结构骨架有望进一步解决金属锂负极的关键问题,进而在锂硫电池等新型电池中发挥重要作用。

相关工作已以发表在Advanced MaterialsDOI:10.1002/adma.201504117)上。本工作由清华大学张睿程新兵赵辰孜等共同完成。


猜你喜欢

人物访谈:对话清华大学张强教授

阻止飞梭效应的锂硫电池三元隔膜

具有高介孔体积的三维多孔石墨烯骨架

(点击以上标题可以阅读原文)




石墨烯骨架提升金属负极的安全性:低局部电流密度抑制锂枝晶生长

MaterialsViewsChina & Wiley 官方微信平台

聚焦材料新鲜资讯

材料大牛VS新秀访谈
MVC论文排行榜每月新鲜出炉
热爱科研的你还在等什么,快加入我们一起微互动吧!!!


微信号:materialsviews

wileychina

微博:materialsviews中国

欢迎个人转发和分享,刊物或媒体如需要转载,请联系:

materialsviewschina@wiley.com

关注材料科学前沿,请长按识别二维码

石墨烯骨架提升金属负极的安全性:低局部电流密度抑制锂枝晶生长石墨烯骨架提升金属负极的安全性:低局部电流密度抑制锂枝晶生长

点击左下角“阅读原文”,阅读Advanced Materials原文

本站非明确注明的内容,皆来自转载,本文观点不代表清新电源立场。

发表评论

登录后才能评论