20 년이 넘는 개발 끝에 리튬 이온 배터리는 재료 및 디자인 분야에서 괄목할만한 발전을 이루었고 현재 80Wh / kg보다 높은 260Wh / kg의 비 에너지가 계속 증가하고 있습니다. 니켈 원 소재 / 실리콘 탄소 재료를 주 음극 재료 높은 비 에너지 전지의 현재 개발 방향 2020 300Wh / kg 비 에너지 이상으로 구현 바인더, 도전 제, 성숙한 전해액을 지원하고 실리콘 탄소 소재는 일시적으로 고유 에너지 배터리의 설계 요건을 충족시킬 수 있지만 차세대 400Wh / kg의 차세대 고사양 전력 배터리 실리콘 탄소 소재는 아무 것도 할 수 없습니다.
예외없이 당해 리튬 S, 이는 리튬, 모든 고체 리튬 금속 공기 전지는 높은 비 에너지 전지 실시 예의 대부분 차세대의 현 상태의 관점에서, 이들 전지는 금속 리튬 금속 리튬의 음극에 적용될 음극의 이론 용량은 3800mAh / g에 이르러 우수한 전자 전도성을 가지므로 매우 바람직한 음극 재료이지만 2 차 전지에 사용하는 경우 리튬 금속의 음극에 심각한 문제가있다. 크리스탈 금속 리튬의 수상 돌기는 심각한 보안 문제로 이어지는, 또한 내부 단락이 발생할 수 있습니다 극단적 인 경우, 리튬의 손실이 발생하지 나타납니다. 따라서 학자의 대부분은 리튬 덴 드라이트의 성장을 억제 할 수있는 개발에 많은 노력을했습니다 기술은, 예를 들어, 우리는 "청화 대학! : 수상 돌기의 성장 방향, 금속 리튬 양극 해결 보안 문제를 리튬 유도"보고보고 Peichao Zou는 칭화 대학에 기사와 다른 리튬 덴 드라이트의 성장 방향을 유도하는 방법으로, 리튬을 피하기 위해 수지상 피어스 막, 내부 단락을 방지하는 목적을 달성하기 위해서. 또, 여전히 "리튬 금속 애노드 기회와 도전"리튬 금속 덴 드라이트의 전류 억제에 관한 기사 성장의 방법에 대한 포괄적 인 검토를 통해 링크를 클릭하여 원본 텍스트를 볼 수 있습니다.
덴 드라이트는 금속 업계에서 비교적 흔한 현상, 예를 들어, 연구 상대적으로 뜨거운 주위 온도 이온 성 액체 전해질이 돌기도 알 특히 최근 몇 년 동안, 생산에 수지상 전해 구리와 아연의 문제가 될 수있다 . 문제로 포위 수지상 요철 전류 분포를 초래한다는 점에서 로컬 편광의 루트를 발생, 리튬 덴 드라이트 따라서 리튬의 성장을 억제하는 이차 전지 내부의 동일한 이유는 생성되는 키가 로컬 편광을 줄이는 방법이다 수지상 리 지점에 도시 된 바와 같이, 예를 들어, 리포트는 크게 리튬 덴 드라이트 그기구의 성장을 억제 할 수있는, 등의 세슘 + 및 Rb + 등의 전해액에 알칼리 금속 원소 리튬 +보다 약간 낮은 산화 환원 전위 소량 현실을 전류 밀도가 증가 세슘 + 및 Rb + 종료됩니다 매료 때 로컬 결정을 생성하지만, 금속 이온의 환원 전위가 모두 증착을 발생하지 않고, 따라서 비교적 낮고 때문에, 양이온의 리튬 덴 드라이트 표면의 축적은 리 +를 것 이에 의해 리튬 덴 드라이트의 성장을 억제하는 반발력을 발생시킨다.
최근 애리조나 주립 대학, 심천 대학 호남 대학교 Hanqing 지앙 등 기계적 스트레스가 금속 리튬의 덴 드라이트의 성장에 중요한 영향을 미치는 것으로, 리튬은 리튬 금속을 증착하는 동안 발생 된 플렉시블 기판의 제조 방법에 의해 퇴적 응력은 효과적으로 리튬 덴 드라이트의 성장을 억제 해제한다.
Hanqing 지앙 같이 플렉시블 기판을 설계, 주로 리튬의 상기 기판 상에 증착으로 이루어지는 플렉시블 기판 (폴리 디메틸 실록산 PDMS)의 얇은 동박 층으로 구성되고, 생성 된 응력은 구리를 일으킬 수 리지드 기판하면 스트레스가 해제 될 수없는 반면, 리튬 덴 드라이트의 생성의 결과로, (도. A 및 B에 도시 된 바와 같이) 응력의 방출을 달성하도록 목표 호 주름, (c 아래 참조).
Hanqing 지앙 아래 버튼 전지를 충전하는 프로세스의 사용을 나타내며, 서로 다른 두께의 현상으로 인한 리튬의 주름 (200, 400 및 800 ㎚) 플렉시블 기판 상에 증착되고, 우리는 첫 번째 구리 호일 기판 (1D)를 도시하는 도면으로부터 확인할 수 증착 시간은 리튬 박 전시 2D 주름 증가함에 주름 현상, 또한 가설 리 응력을 확인한다이 현상은 증착 공정 중에 발생한다. 우리는 또한 금속 주름이 플렉시블 기판 상에 나타나는 파장 참고 리 부착량 상관 없지만 밀접 25um, 50um으로 100um하고 있었다 200 ㎚, 800 ㎚와 400nm의 파장의 파형 포일, 구리 박의 두께에 관한 것이다.
다음 그림은 리튬 증착 프로세스가 하드 기판 및가요 성 기판은 하드 기판 (하판 a) 이미 나타난 이상의 돌출부, 리 매우 불균일 한 증착에 증착 5 분 후에 알 수있다 나타낸다. 플렉시블 기판 상에 증착 된 금속 리튬은 상대적으로 균일하고, 뾰족한 돌기. IH 증착 후, 경질 기판 상에 직경이 다른 날카로운 리튬 덴 드라이트가 많이 있었다 (도 C 이하),가요 성 기판 상에 금속 리튬 층은, 리튬 덴 드라이트가 (d 아래도)이 관찰되지 않았다 매우 균일하다. 100 사이클 후, 하드 기판이 플렉시블 기판 상에 금속 리튬 덴 드라이트 및 리튬으로 덮여있다 비교적 남아 있었다 이것은가요 성 기판의 응력 방출 메카니즘이 Li 수지상 결정의 성장을 잘 억제 할 수 있음을 보여준다.
Hanqing 지앙 리튬 덴 드라이트의 성장은 리튬 증착시 발생하는 스트레스를 해소하는 것으로되어 있지만, 이론 관련 데이터에 대한 지원의 부족, 리튬 덴 드라이트 성장의 Hanqing 지앙 설립 모델은 몇 가지 모델에서. 분석 있도록 시드 리튬 덴 드라이트의 성장에 영향을 미치는 주요 요인은 제 응력 리는 따라서 약 (응력 결과 리 크리스탈 경계 비 평형 상태의 표면에 매립되어 주로 때문에, 리튬의 증착 공정에서 생성 된 이 100MPa). 리튬으로부터 응력을 방지 할 수있는 표면에 형성되는 SEI 막은 다음 리튬 금속 크리프의 표면을 통해 방출된다. 셋째, 리튬은 금속 덴 드라이트의 성장을 촉진 금속 리튬에서 본 평면 결함이다.
위의 모델에서, Li 입자 경계에서 발생 된 응력이 여기에서 Li의 화학 포텐셜을 변경하기 때문에 Li 덴 드라이트가 성장하므로 Li의 증착 속도가 평균 Li 증착 속도보다 지속적으로 높습니다 (위의 그림 c 참조). , 계산 리튬의 성장 속도 만 0.3nm 인 / s의 플렉시블 기판과 리튬 덴 드라이트의 성장 속도에 리튬 도금 층의 경질 기판 8.4-9.8nm / s, 더 높은 증가율에 닫 수지상 보여 이는 자연적으로 Li 수상 돌기를 생성하지 않는 Li 코팅의 성장 속도보다 더 느려서 유연 기판이 스트레스 방출을 통해 Li 수상 돌기의 성장을 잘 억제 할 수 있음을 나타냅니다.
상기 플렉시블 기판의 성능을 향상시키기 위해, (아래) 컬렉터를 갖는 Hanqing 지앙 유연한 3 차원 구조체를 제조하고, 상기 집 전체 3 차원 구조가 유효 전극 표면의 전류 밀도를 감소시킬 수 있고, 금속 전극 표면의 두께를 감소시키는 리튬, 따라서, Li 덴 드라이트의 성장을보다 잘 억제 할 수 있고, 전지의 사이클 성능을 향상시킬 수있다.
Hanqing 지앙 비교 전기 성능 차원가요 집, 동박 세 콜렉터 1mA / cm2,이 2mA / cm2 및 3mA로 (아래 그림 참조), 발포체, 각각 그래프 B, C 및 D, / cm2의 전류 밀도에서 1 시간 동안 충전 한 다음 1V 사이클 성능 곡선으로 방전하면 3D 유연한 전류 컬렉터는 사이클 성능이 크게 향상됩니다 .1mA / cm2의 전류 밀도에서 처음 200 회 사이클에서 3D 유연한 집 전체 쿨롱 효율성은 98 % 이상이며, 처음 90 번에 포움 동박과 동박은 약 90 %와 95 %의 쿨롱 효율을 가지며 매우 불안정 해지기 시작합니다.
전체 전지 양극의 제조 및 전지 시험 된 LiFePO4 (코팅 밀도 1mAh / cm2)의에 음극 집 전체 3D 플렉스의가요 집 전체 3D, HanqingJiang 미리 리튬 (2mAh / cm2)의 실용성을 검증하기 위해서 동박의 사용이 아니라, 음극 집 전체 배터리 용량 유지율은 55.3 %였다 동안 (아래 참조) 100 사이클 1C 배율 85.6 %의 집 전체의가요 3D 용량 유지율의 전기 화학적 특성 발포 동박을 음극 집 전체로 사용하는 전지의 용량 유지율은 겨우 34.4 %이다.
Hanqing 지앙 등 작업 우리 리 증착 동안 발생하는 스트레스는 콜렉터 주름에 의해 리튬 덴 드라이트의 생성과 성장, 집, 박리 공정 리튬 금속 증착 등의가요 성 기판의 사용에 이르는 결정적인 요인인지 발생 된 응력은 물론 금속 리튬 전지의 개발이 매우 중요하다 전지 리튬 금속의 사이클 특성을 향상시키고, 리튬 덴 드라이트의 성장을 억제 할 수있다. 배터리는 이제 에너지 밀도 및 사이클 성능이 더 필요 위해, 리프팅 배터리의 가용성을 향상시킬 수 있습니다.
