O ânodo de metal de lítio composto de alta segurança é a próxima geração de bateria de armazenamento de energia de alta densidade de energia?
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.
O lítio metálico tem uma capacidade específica teórica extremamente alta e o menor potencial de eletrodo redox, por isso tornou-se o material anódico mais ideal para baterias de armazenamento de energia de alta-energia-de próxima geração (próximo -geração de baterias de lítio de estado sólido-, baterias de lítio-de enxofre, baterias de lítio-ar, etc.). No entanto, o problema de dendrito durante o processo de carga e descarga do metal lítio e a instabilidade do filme de interface eletrólito de lítio- reduzem seriamente a eficiência do ciclo das baterias de metal lítio, encurtam a vida útil da bateria e até trazem um certo grau de riscos de segurança. dificultar o desenvolvimento de baterias de metal de lítio.
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.
Recentemente, pesquisadores propuseram uma série de ânodos metálicos de lítio baseados em estruturas de carbono condutoras ou estruturas metálicas. No entanto, muitas dessas estruturas não foram pré-complexadas com lítio metálico, mas foram testadas em meias-células como coletores de corrente livres de lítio-. Esses coletores de corrente livres de lítio-são difíceis de aplicar diretamente em células cheias. Portanto, como pré-compostos de lítio metálico na estrutura atual do coletor para formar um ânodo composto de lítio metálico de alto-desempenho que pode ser montado diretamente como uma bateria completa tornou-se o foco da pesquisa.
A equipe de pesquisa do professor Zhang Qiang, da Universidade de Tsinghua, propôs um eletrodo negativo composto de metal de lítio com coral -como fibra de carbono derretido e preenchido com lítio em resposta à demanda urgente por eletrodos compostos em baterias de metal de lítio. A superfície do esqueleto de fibra de carbono (CF) é modificada em uma superfície litofílica pelo método de revestimento de prata por galvanoplastia, de modo que o metal de lítio líquido líquido possa ser rapidamente absorvido no esqueleto de fibra de carbono (CF/Ag) com revestimento de prata, de modo que para obter alto desempenho O ânodo de metal de lítio composto (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.
Coral-como fibra de carbono de lítio fundido-ânodo composto de lítio metálico preenchido
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.
