고안전 복합 리튬 금속 양극은 차세대 고에너지 밀도 에너지 저장 배터리인가요?
칭화대학 화학공학과장치앙 교수의 연구그룹은 에너지 분야에서 잘 알려진 저널 "Joule"에 "견고한 리튬 금속 배터리용 코랄로이드 탄소 섬유 기반 복합 리튬 양극"이라는 논문을 발표했습니다. 고안전 및 대용량 복합 리튬 금속 양극 분야에서 중요한 진전이 있었습니다. 이 연구는 줄의 표지 기사로 선정되었으며 표지 이미지가 게시되었습니다.
금속 리튬은 매우 높은 이론적 특이적 용량과 가장 낮은 레독스 전극 전위잠재력을 가지고 있으므로 차세대 고에너지 밀도 에너지 저장 배터리(차세대 고체 리튬 배터리, 리튬 유황 배터리, 리튬 공기 배터리 등)에 가장 이상적인 양극 재료가 되었습니다. 그러나 금속 리튬의 충전 및 방전 공정 중 원원제 문제와 리튬-전해질 인터페이스 필름의 불안정성은 리튬 금속 배터리의 사이클 효율을 심각하게 감소시키고, 배터리의 서비스 수명을 단축하며, 어느 정도의 안전 상의 위험도 가져온다. 리튬 금속 배터리의 개발을 방해.
표지 사진은 은유를 사용하여 "복합 리튬 금속 음극"의 디자인 아이디어를 표현합니다. 리튬 섬유를 기반으로 한 복합 리튬 금속 음극은 용융 리튬의 "바다"에서 안정적으로 항해 할 수있는 선박에 비유됩니다.
최근 연구자들은 전도성 탄소 프레임워크 또는 금속 프레임워크를 기반으로 여러 금속 리튬 양극을 제안했습니다. 그러나 이러한 프레임워크의 대부분은 금속 리튬으로 미리 복잡하지는 않았지만 리튬이 없는 전류 수집체로서 반전지에서 테스트되었습니다. 이러한 리튬 이없는 전류 수집기는 전체 셀에 직접 적용하기가 어렵습니다. 따라서, 리튬 금속을 현재 수집기 구조로 효율적으로 사전 분해하는 방법으로 전체 배터리로 직접 조립할 수 있는 고성능 복합 리튬 금속 양극을 형성하는 것이 연구의 초점이 되고 있다.
리튬 금속 배터리의 복합 전극에 대한 긴급한 수요에 대응하여 칭화대학의 장치앙 교수의 연구팀은 산호와 같은 탄소 섬유 용융 리튬을 가진 복합 리튬 금속 음극을 제안했습니다. 탄소섬유 스켈레톤(CF)의 표면은 은 코팅을 전자도금하는 방법에 의해 리티오필표면으로 변형되어 액체 용융 리튬 금속이 은코팅을 이용한 탄소섬유 골격(CF/Ag)으로 빠르게 흡수되어 고성능 복합 리튬 금속 양극(CF/Ag-Li)을 얻을 수 있다.
한편, 실버 코팅은 모든 전도성 프레임워크를 리튬 액체 용융 리튬을 사이펀할 수 있는 리티오필식 전도성 프레임워크로 수정할 수 있습니다. "죽은 리튬"의 순환 형태. 인-시투 금속 리튬 증착의 실험적 관찰을 통해, 이 복합 구조에서 원더라이트를 형성하기 어렵다는 것이 밝혀졌다. 제안된 복합 리튬 금속 양극은 10mAcm-2 및 10 mAhcm-2의 매우 가혹한 조건 하에서 매우 낮은 편광으로 160 사이클 이상 안정적으로 순환될 수 있다. 기존의 리튬 금속 양극과 비교하여 복합 리튬 금속 양극은 극한의 전류 밀도와 다리얼 용량 순환을 견딜 수 있어 높은 안전 기능을 제공합니다.
산호와 같은 탄소 섬유 용융 리튬 충전 복합 리튬 금속 양극
복합금속 리튬 음극은 유황 양성 전극과 리튬철 인산염 양성 전극과 직접 조립되어 리튬 유황 배터리와 리튬철 인산염 배터리를 형성하여 우수한 성능을 발휘한다. 리튬 철 인산염 배터리는 1.0C의 속도로 500 사이클 이상 안정적으로 사이클할 수 있으며, 리튬 유황 배터리는 0.5C에서 781mAhg-1의 초기 방전 용량을 가지며 400 사이클 이상대용량 사이클을 유지합니다. 이 작업의 전도성 골격 은 도금 리튬 분사 방법은 전도성 골격에 기초한 임의의 복합 금속 리튬 양극의 설계 및 준비에 보편적으로 적용될 수 있다. 리튬"사이클 외관, 다음 리튬 황 배터리와 같은 전체 배터리 시스템에서 우수한 전기 화학 성능을 얻고, 에너지 저장 시스템의 안전을 향상시킬 수 있습니다.
