联系我们  |  网站地图  |  English   |  移动版  |  中国科学院 |ARP
站内搜索:
首页 简介 管理部门 科研部门 支撑部门 研究队伍 科研成果 成果转化 研究生教育 党建与创新文化 科普 信息公开 OA系统
科技信息
Advanced Materials Inter...
materialsviews
天津大学杨全红课题组--用...
温州大学报道高回弹高硬度...
压力诱导钙钛矿发光研究取...
New scientific concept f...
Enhanced strength and du...
Physicists demonstrate a...
Batteries & Supercaps:...
Small Methods: 光催化与...
钙钛矿纳米激光领域研究获...
3D打印眼角膜有望成为人造...
3D Systems和OpHeart为儿...
可转移铂和铂钌修饰超薄石...
暨南大学薛巍教授在《Smal...
现在位置:首页>新闻动态>科技信息
Small Methods: 原子级分散的亲锂CoNx位点诱导金属锂形核
2018-11-30 10:39:22 | 【 【打印】【关闭】

  锂金属负极以其极高的理论容量(3860 mAh g1)和最负的电势(?3.040 V vs. 标准氢电极)而被称为“圣杯”电极。以金属锂为负极的锂金属电池,包括锂硫电池、锂空电池和固态锂氧化物电池等,表现出了极高的理论能量密度,有望将手机的续航时间、电动汽车的续航里程显著延长,助推我国汽车领域的弯道超车。但是,目前的高安全二次金属锂电池的研究还处在原型验证阶段。锂负极的枝晶形成和生长导致活性材料利用率下降,循环寿命缩短,显著限制金属锂电池实用化。调控金属锂的形核行为是抑制金属锂负极的枝晶生长的第一步,是调控金属锂沉积的起点和关键。在金属锂负极中引入骨架材料,尤其是碳材料,通过低局部电流密度沉积可以缓解金属锂负极的枝晶快速生长,但是碳本身的“憎锂性”使得碳骨架材料往往具有较大的金属锂形核过电势,限制了其在金属锂负极中的应用。

  清华大学张强教授课题组采用原子级分散CoNx位点的双掺杂石墨烯材料作为骨架材料,有效调控金属锂的形核行为,抑制金属锂的枝晶生长Co与N的协同作用,能够调节石墨烯局域位置的电子结构,实现对锂离子更强的吸附能力,降低金属锂的形核过电势,从而促进金属锂的均匀形核。通过扫描和透射电子显微镜的表征发现,金属锂在CoNx掺杂石墨烯材料上的形核更加均匀,沉积形貌更加平整,无枝晶的出现。均匀的沉积形貌,带来了优异的电化学循环性能。当电流密度分别为2.0、5.0、10.0 mA cm2时(容量控制在2.0 mAh cm2),金属锂在CoNx掺杂石墨烯材料中的利用率可达到99.2%(400圈)、99.2%(350圈)、98.2%(200圈)。应用于磷酸铁锂的全电池时,CoNx掺杂石墨烯材料改性的金属锂负极依然可以获得340圈(1.0 C)的循环寿命(普通锂片:240圈)。该工作提出的Co/N双掺杂策略能够有效调控石墨烯的局域电子结构,实现对金属锂沉积行为的调控。通过对掺杂元素种类和含量进行更多尝试,并对其在全电池中的沉积行为进行充分研究,将会对金属锂电极的实际应用产生重要价值。

  相关研究论文发表在 Small Methods(DOI: 10.1002/smtd.201800354)上,题为“Uniform Lithium Nucleation Guided by Atomically Dispersed Lithiophilic CoNx Sites for Safe Lithium Metal Batteries”。本文的作者依次是清华大学刘鹤、陈翔、程新兵、李博权、张睿、王斌、陈晓和张强。

  链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smtd.201800354

来源:materialsviews http://www.materialsviewschina.com/2018/11/31429/

版权所有 中国科学院上海硅酸盐研究所 沪ICP备05005480号-1
长宁园区地址:上海市长宁区定西路1295号 电话:86-21-52412990 传真:86-21-52413903 邮编:200050
嘉定园区地址:上海市嘉定区和硕路585号  电话:86-21-69906002 传真:86-21-69906700 邮编:201899