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具有极高理论能量密度(3505 Wh/kg)的锂氧电池被认为是未来高能量密度电池的“最终选择”之一,然而目前在实际应用中却面临着诸多挑战。其中,作为锂氧电池重要构成部分的锂金属负极虽然理论比容量高达3860 mAh/g,但因存在着充放电过程中不断形成枝晶引起短路和一系列副反应等问题而无法实现其应用价值。
本文来源:学术帮 微信号 ID:xueshubang
近日,复旦大学彭慧胜团队将取向碳纳米管层层交错组装作为锂金属骨架成功实现了具有超高比容量(3656 mAh/g)、无枝晶的复合锂金属负极,并基于此负极大幅提升了锂氧电池的循环性能,为高性能锂金属负极及锂氧电池的材料设计提供了新的思路。日前国际权威学术期刊《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed.)发表了该成果。
图1. (a)-(d)常见锂箔负极和锂/碳管骨架复合电极锂沉积的仿真电场模拟及示意图,具有高比表面积的3D-CSC导电骨架能有效避免电势集中,促进均匀沉积。(e)-(g)不同几何结构碳纳米管骨架在锂金属沉积量增大时的应力分析模拟。
在该体系中,取向碳纳米管能形成高比表面积(424.2 m2/g)的导电网络,在锂金属沉积/剥离过程中能有效分散实际电流密度,缓解锂枝晶的生成,防止枝晶刺穿隔膜引起短路等安全问题。研究人员通过层层交错组装三维取向碳纳米管骨架,得到初始厚度仅为1 μm左右的碳纳米管骨架,可直接作为集流体进行电池组装;其厚度随着锂金属沉积量的增加而增大,始终保持电极整体处于较为稳定的状态,缓解了锂金属负极因充放电过程中产生巨大体积变化导致SEI膜破裂加剧电解液副反应等问题;得益于该三维骨架轻质(~0.07 mg/cm2)的特点,在引入骨架解决锂负极枝晶问题的同时,所得到的复合电极展现出3656 mAh/g的比容量,达到了锂金属理论容量的94.7%。将该复合锂金属负极构建锂氧全电池表现出大幅提升的循环稳定性。
图2. 交错碳纳米管复合锂金属负极(Li/3D-CSC)与其他应用于锂氧电池中的负极性能对比(左)及与其他典型锂电极的性能对比(右)。
该研究中提出的通过一维纳米材料构筑层层交错结构在结构化锂负极及相关电池构建中具备普适性。未来研究课进一步优化锂金属骨架的几何微结构、材料构成及设计界面,继续提升锂负极的稳定性和电化学性能,从而得到更高性能的锂氧电池助力电动汽车等领域的发展。
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2023年5月24日,2023年(第十六届)SNEC国际太阳能光伏与智慧能源(上海)大会暨展览会正式开展,本届展会吸引了来自世界各国的光伏、储能全产业链企业及新能源行业的关注者,盛况空前。开展首日厦门科华数能科技有限公司(简称“科华数能”)展台喜迎八方来客,新品发布、精彩演讲、合作签约、粉丝互
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2月23日,天奈科技发布公告称,为进一步提升适应下游市场扩张需求的能力,加快实施企业的战略目标,进一步提升公司市场份额,拟通过全资子公司常州天奈材料科技有限公司在常州市武进区常州西太湖科技产业园锦平路以东、长汀路以南、锦华路以西、长顺路以北内投资建设碳纳米管复合产品生产项目。本文来
碳纳米管导电浆料正在加速替代传统导电材料,行业格局分层渐显。一场围绕于技术、资本、产能的竞赛博弈也经已展开。高工产研锂电研究所(GGII)数据显示,2019年国内碳纳米管导电浆料出货量约3.58万吨(以4%固含量折算),同比增长10%。GGII预计,2020年碳纳米管导电浆料市场规模将突破7万吨。接近28亿
道氏技术公告表示,2019年营业收入净利润业绩双双下滑,净利润同比大幅下降90%。但同时公司表示拟募资17.2亿元用于“年产30000吨动力电池正极材料前驱体项目”“年产100吨高导电性石墨烯、150吨碳纳米管生产项目”等项目。2月27日晚,道氏技术发布公告称公司拟定增募资不超过17.2亿元,募资净额将用于
近日,中国科学院大连化学物理研究所二维材料与能源器件创新特区研究组研究员吴忠帅团队发展了一种三维石墨烯/纳米碳管多孔气凝胶材料,并将其应用于锂硫电池的硫单质载体和中间层一体化正极,获得高体积能量密度和优异循环稳定性的锂硫电池。相关研究成果发表在《纳米能源》(NanoEnergy)上。锂硫电
4月15日首家纯磷酸铁锂正极材料公司——德方纳米上市,此前有媒体披露招股书销售数据与宁德时代“打架”,未来可持续盈利能力受质疑。德方纳米4月15日在深圳证券交易所创业板上市,公司证券代码:300769,发行价格41.78元/股。首次公开发行股票数量:10,690,000股,本次发行全部为新股,无老股转让,
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