Hochsicherheits-Lithium-Metall-Verbundanode ist die nächste Generation von Energiespeicherbatterien mit hoher Energiedichte?
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.
Metallisches Lithium hat eine extrem hohe theoretische spezifische Kapazität und das niedrigste Redox-Elektrodenpotential, daher ist es das idealste Anodenmaterial für Energiespeicherbatterien der nächsten-Generation mit hoher-Energie-dichte (nächste Festkörper-Lithiumbatterien der -Generation-, Lithium-Schwefelbatterien, Lithium-Luftbatterien usw.). Das Dendritenproblem während des Lade- und Entladevorgangs von metallischem Lithium und die Instabilität des Lithium--Elektrolyt-Grenzflächenfilms verringern jedoch die Zykleneffizienz von Lithium-Metall-Batterien erheblich, verkürzen die Lebensdauer der Batterie und bringen sogar eine gewisses Maß an Sicherheitsrisiken. die Entwicklung von Lithium-Metall-Batterien behindern.
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.
Kürzlich haben Forscher eine Reihe von metallischen Lithiumanoden vorgeschlagen, die auf leitfähigen Kohlenstoffgerüsten oder Metallgerüsten basieren. Viele dieser Gerüste wurden jedoch nicht vor-mit metallischem Lithium komplexiert, sondern in Halb-zellen als lithium-freie Stromsammler getestet. Solche Lithium--freien Stromkollektoren lassen sich nur schwer direkt auf volle Zellen aufbringen. Daher ist die Frage, wie man Lithiummetall effizient in die Stromkollektorstruktur vor-kombiniert, um eine -hochleistungsfähige Lithiummetall-Verbundanode zu bilden, die direkt zu einer vollständigen Batterie zusammengebaut werden kann, in den Mittelpunkt der Forschung gerückt.
Als Reaktion auf die dringende Nachfrage nach Verbundelektroden in Lithium-Metall-Batterien schlug das Forschungsteam von Professor Zhang Qiang von der Tsinghua-Universität eine negative Lithium-Metall-Verbundelektrode mit korallen--ähnlichem geschmolzenem Lithium aus Kohlenstofffasern vor. Die Oberfläche des Kohlefaserskeletts (CF) wird durch das Verfahren der galvanischen Silberbeschichtung in eine lithiophile Oberfläche modifiziert, so dass das flüssige geschmolzene Lithiummetall schnell in das Kohlefaserskelett (CF/Ag) mit Silberbeschichtung absorbiert werden kann um eine hohe Leistung zu erzielen Die zusammengesetzte Lithium-Metall-Anode (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. 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.
Korallen-wie kohlefaserähnliche geschmolzenes Lithium-gefüllte Verbund-Lithium-Metall-Anode
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.
