أنود معدن الليثيوم المركب عالي الأمان هو الجيل التالي من بطارية تخزين الطاقة عالية الكثافة؟
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.
يحتوي الليثيوم المعدني على سعة نظرية عالية للغاية وأقل جهد لإلكترود الأكسدة والاختزال ، لذا فقد أصبح مادة الأنود الأكثر مثالية - للجيل التالي - من بطاريات تخزين الطاقة - ذات الكثافة العالية (التالي - توليد بطاريات الليثيوم الصلبة - وبطاريات الليثيوم - الكبريتية والليثيوم - والبطاريات الهوائية ، وما إلى ذلك). ومع ذلك ، فإن مشكلة التغصنات أثناء عملية شحن وتفريغ معدن الليثيوم وعدم استقرار فيلم واجهة الإلكتروليت الليثيوم - يقلل بشكل خطير من كفاءة دورة بطاريات الليثيوم المعدنية ، ويقصر عمر خدمة البطارية ، بل ويجلب أيضًا درجة معينة من مخاطر السلامة. تعيق تطوير بطاريات الليثيوم المعدنية.
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.
اقترح الباحثون مؤخرًا عددًا من أنودات الليثيوم المعدنية بناءً على أطر كربون موصلة أو أطر معدنية. ومع ذلك ، لم يكن العديد من هذه الأطر - معقدًا مسبقًا باستخدام الليثيوم المعدني ، ولكن تم اختبارها في نصف - من الخلايا كمجمعات تيار خالية من الليثيوم -. يصعب تطبيق مجمعات التيار الحر هذه - الليثيوم مباشرة على الخلايا الكاملة. لذلك ، فإن كيفية - تركيب معدن الليثيوم بشكل فعال في هيكل المجمع الحالي لتكوين أنود معدن الليثيوم المركب عالي الأداء - والذي يمكن تجميعه مباشرة كبطارية كاملة أصبح محور البحث.
اقترح فريق البحث من البروفيسور Zhang Qiang من جامعة Tsinghua وجود قطب كهربائي مركب من معدن الليثيوم سالب مع المرجان - مثل ألياف الكربون المصهورة والمملوءة بالليثيوم استجابةً للطلب العاجل على الأقطاب الكهربائية المركبة في بطاريات الليثيوم المعدنية. يتم تعديل سطح الهيكل العظمي من ألياف الكربون (CF) إلى سطح ليثيوفيلي من خلال طريقة طلاء الفضة بالطلاء الكهربائي ، بحيث يمكن امتصاص معدن الليثيوم السائل بسرعة في الهيكل العظمي من ألياف الكربون (CF / Ag) مع طلاء الفضة ، لذلك للحصول على أداء عالٍ أنود فلز الليثيوم المركب (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.
المرجان - مثل ألياف الكربون والليثيوم المصهور - أنود معدن الليثيوم المركب المملوء
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.
