Migliorare la batteria agli ioni di litio rapporto di potenza critica del materiale positivo attivo, un elettrodo negativo, la corrente tradizionale high-nichel ternario materiale MNC e NCA, silicio carbonio materiale dell'elettrodo negativo capace di abbinare sostanzialmente soddisfare 300Wh / kg, anche 350Wh / kg alta batteria energia specifica domanda, ma per migliorare ulteriormente l'energia specifica di batterie al litio a 400Wh / kg, anche 500Wh / kg o più, il sistema attuale non può fare nulla. dal livello tecnico attuale, l'anodo di litio metallico sembra essere una buona opzione, la capacità specifica teorica di 3860mAh / g, plateau tensione è -3.04V (vs elettrodo standard a idrogeno), e ha un'eccellente conduttività elettrica, è adatto come un elettrodo negativo di una batteria agli ioni di litio, non è stato provato non, in uno ione di litio prima della nascita di una batteria, batteria sul mercato chimico globale ha innescato un'onda di batteria secondaria al litio metallico, ma alla fine questo tentativo sono falliti, il motivo è che Li dendrite di anodo di litio metallico prodotto durante il ciclo può comportare litio batteria agli ioni di corto circuito all'interno, causando gravi problemi di sicurezza.
Al fine di risolvere il problema dei dendriti litio persone hanno fatto un sacco di lavoro, in termini di elettrolita, artificiale pellicola SEI, così come il meccanismo di generazione e la crescita dei dendriti Li hanno fatto un sacco di risultati della ricerca, che è anche nel nostro precedente articolo molti rapporti. recentemente Zhengyuan Tu et al Cornell University da un elettrodo negativo di metallo alcalino (Li, Na, ecc) depositato sullo strato superficiale Sn è fatto di anodo metallo elementare avente una struttura composita, la struttura può essere tale che l'elettrodo Li + superficie di diffusione rapida, quindi inibire efficacemente Li crescita dendritica, migliora notevolmente il metallo dell'elettrodo negativo del ciclo di vita della batteria.
Preparazione di elettrodi compositi Zhengyuan Tu impiegato è molto semplice, con l'aggiunta di alcuni sali metallici di Sn, nella soluzione elettrolitica carbonato base convenzionale, a temperatura ambiente Li metallo superficie di elettrodo negativo per la reazione di scambio ionico può essere realizzato deposizione elemento bersaglio metallico (vedi sopra), riferendosi perché l'uso di Sn come un elemento di destinazione, Zhengyuan Tu rappresenta stato scelto come bersaglio di metallo Sn soprattutto perché velocità Li diffusione di Sn in un Li molto veloce e in Sn il processo di inserimento ed estrazione differenza di potenziale elettrico inferiore 500mV, Li facilitare una rapida diffusione attraverso lo strato nel metallo Sn Li elettrodo negativo'.
Zhengyuan Tu corrente alternata impedenza dell'utensile dell'elettrodo negativo Sn Li depositati sono stati analizzati (risultati sono mostrati nella figura c), c dalla figura possiamo vedere Li impedenza dell'interfaccia elettrodo negativo tra Sn depositati v'è una netta diminuzione generale Li impedenza interfaccia tra l'elettrodo negativo di circa 80W / cm2, dopo la deposizione 2um Sn impedenza interfacciale scende a circa 25W / cm2, goccia a più di tre volte. inoltre, abbiamo anche notato che la superficie posteriore dello strato Li depositato di Sn, e non l'EIS atlante semicerchio supplementare, il che significa che la superficie dell'elettrodo negativo Li e Sn depositati senza ulteriore resistenza interfacciale. Li metallo superficie dell'elettrodo negativo non ha aumentato la deposizione di Sn dai dati, Li + EIS impedenza all'interfaccia elettrodo, ma poiché lo strato Sn promuovendo la presenza di Li + diffusione all'interfaccia, soprattutto perché il metallo Li è un metallo molto reattivo, anche se conservato sotto argon nella sua superficie sarà crescita lenta strato di ossido è uno strato di inerte, ostacolare Li + nello scambio di carica all'interfaccia, mentre la superficie dello strato viene depositato Li Sn buona inibizione della ossidazione della superficie dell'elettrodo negativo di litio, riducendo così l'impedenza all'interfaccia Li + diffusione fuori.
La figura d è il rapporto tra la conduttività ionica e la temperatura dell'elettrolita con un diverso spessore dello strato di Sn in contatto con un elettrodo negativo Li, Li può vedere che l'anodo più alta conducibilità 500nm spesso strato Sn dalla figura, e la conducibilità elettrica all'aumentare della temperatura Inoltre ha mostrato un aumento significativo.
La figura seguente mostra la placcatura metallica Sn Li metallo elettrodo negativo e l'elettrodo negativo della corrente Li voltammograms ciclici, lo scambio è calcolato mediante la scoperta interfaccia elettrodo Legge di Tafel, scambio Sn-Li corrente elettrodo composito raggiunge 7,5 mA / cm2, significativamente superiore metalli comuni all'elettrodo Li, che viene precedentemente ottenuta dai risultati dei test sono stati EIS, la presenza dello strato di Sn riduce l'impedenza dell'interfaccia elettrodo, accelerando l'elettrodo di diffusione Li + all'interfaccia.
La figura seguente mostra un elettrodo negativo e un ordinario deposizione Li-Sn di Li metallo Li anodo ad una densità di corrente di immagine 4mA / cm2, possiamo Li-Sn elettrodo negativo (nella metà inferiore della figura.) Nella stessa interfaccia elettrodo FIG durante la deposizione di Li molto liscia, senza Li generazione dendrite, rispetto al litio ordinaria superficie dell'elettrodo negativo diventa molto agitato durante la deposizione Li, e ha iniziato il processo continua depositato Li dendriti. Li-Sn elettrodo composito nell'inibire il ruolo della crescita di litio dendriti aspetti possono essere verificati dai risultati della cella tasto di prova, ZhengyuanTu due fogli identici fatti di Li pila a bottone, carica ripetuta e scarico, il Li verificare le caratteristiche della crescita dendrite due elettrodo negativo (inferiore la figura elettrodo c è una Li-Sn, d è il comune elettrodo figura Li, una densità di corrente di 3mA / cm2, carico e capacità di scarica di 3mAh / cm2), possiamo vedere dalla figura ordinario Li nell'elettrodo negativo dopo ciclo 50h perché dendrite litio perfora il setto, causando un corto circuito all'interno della batteria in modo che si verifica la caduta di tensione della batteria, mentre la stabilità ciclo batteria Li-Sn di 500h, non v'è presenza di Li dendriti forare il setto.
Zhengyuan Tu di cellula intera con preparati impiegando il suddetto Li-Sn ed elettrodo NCA, cellule piena anche mostrato una molto eccellenti proprietà di riciclaggio dopo 300 cicli il tasso di ritenzione capacità superiore all'80%, mentre l'ordinario Li metallo di cellule elettrodo negativo perché decine di cicli dopo il corto guasto del circuito dell'aggiunta dello studio ha anche mostrato che lo ZhengyuanTu Sn depositato sulla superficie dell'elettrodo negativo può essere Na giocare un buon ruolo nel sopprimere la crescita di dendriti, migliorare la vita di ciclo significativamente Na elettrodo negativo della batteria.
elemento Sn avere la capacità di digiunare Li diffusione e simili, ma perché il carica-scarica espansione del volume processo è troppo grande, le particelle risultanti polvere e non può essere applicato, Zhengyuan Tu è un altro modo di Sn metallico depositato Li o Na superficie dell'elettrodo negativo, non solo fare pieno uso di Sn veloce Li capacità di diffusione per sopprimere la crescita di dendriti Li, Sn e perché il contatto diretto con Li metallo, e quindi è in stato di Li-ricco, l'espansione del volume intenso non si verifica, stabilizzando così l'interfaccia elettrolita Sn-, riducendo il SEI distruzione e ricostruzione della membrana, di migliorare notevolmente il metallo alcalino Li, Na stabilità ciclo dell'elettrodo negativo, ha aperto un nuovo approccio per l'applicazione di batterie metallici Li.
