실질적으로 일치 할 수있는 양극 활성 물질, 음극, 현재 주류가 높은 니켈 원 NCM 및 NCA 재료, 실리콘 탄소 음극 재료의 임계 전력비가 300Wh / kg을 충족 리튬 이온 배터리를 향상에도 350Wh / kg 높은 비 에너지 전지 수요가 있지만, 더 400Wh / kg, 심지어는 500Wh / kg 이상으로 리튬 이온 전지의 특정 에너지를 강화하기 위해, 현재의 시스템은 아무것도 할 수 없습니다. 현재의 기술 수준에서, 리튬 금속 양극이 매우 좋은 옵션이 될 것으로 보인다, 그것은 3860mAh / g의 이론 용량 (specific capacity)은 전압 고원 (표준 수소 전극 VS) -3.04V이고, 우수한 전기 전도성을 가지며, 리튬 이온 전지의 음극으로서 적합는 리튬 이온에서 시도되지되지 배터리가 태어나 기 전 세계적으로 화학 배터리 시장에 리튬 금속 2 차 전지가 파동을 일으켰지 만 실패한 이유는 금속 리튬 음극 사이클링 과정에서 생성 된 Li 덴 드라이트가 리튬을 유발할 수 있기 때문입니다. 이온 배터리 단락, 심각한 안전 문제로 이어집니다.
리튬 덴 드라이트 (dendrite)의 문제를 해결하기 위해 사람들이 전해질의 측면에서 많은 작업을 수행 한 인공 SEI 필름뿐만 아니라 리튬 덴 드라이트 (dendrite)의 생성과 성장 메커니즘은 우리의 이전 기사에서 또한 연구 결과를 많이 만들었습니다 많은보고. (등 리튬, 나트륨), 알칼리 금속 음극에 의한 최근 Zhengyuan 화 등 코넬 대학 표면 Sn 층 상에 증착이 복합 구조를 갖는 원소 금속 애노드 이루어지는, 구조 등이 될 수있는 전극 리 + Li 덴 드라이트의 성장을 효과적으로 억제 한 표면의 신속한 확산은 금속 애노드를 사용하는 배터리의 사이클 수명을 크게 향상시켰다.
Zhengyuan 화 채용 복합 전극의 제조 증착 대상 금속 원소를 얻을 수있는 이온 교환 반응에 의해 상온 리튬 금속 부극 표면에서 종래의 카보네이트 계 전해액의 Sn 특정 금속염의 첨가에 의해, 매우 간단 목표 요소로서 주석의 사용, Zhengyuan 화 '는의 Sn 금속 타겟으로 선택 하였다 나타내는 이유 참조 (위) 때문에 주로 주석 매우 빠르고 리튬에서의 Sn의 리튬 확산 속도 삽입과 리튬의 Sn을 리튬 금속 부극 '으로 층을 통해 신속한 확산을 촉진 500mV의보다 낮은 전위의 차이를 추출하는 방법.
Zhengyuan 화는 도면에서 우리는 일반적으로 리튬의 명확한 감소가 증착 된 주석과 리튬 음극 계면 임피던스를 볼 수 C를 석출 주석 리튬 음극 (결과는도 (C)에 나타낸다)으로 분석 하였다 공구의 교류 임피던스 증착 2um의 Sn 계면 임피던스 후 약 80W / cm2의 음극 사이의 계면 임피던스는 약 25W / cm2, 3 배 이상 감소 할 떨어진다. 또,도 언급 그 후방의 Sn 증착 된 리튬 층의 표면이 아니라 EIS 음극의 표면에 리튬 및 주석이 추가 계면 저항을 증착 없다. 리튬 금속 부극 표면 전극 계면에서의 데이터, 리 + EIS 임피던스에서의 Sn의 침착이 증가하지 않았 음을 의미 아틀라스 부가 반원,하지만, Sn 층 때문에 불활성 층은 리튬 금속 산화물 층이 서서히 성장하는 것, 그 표면에 아르곤하에 저장하는 경우에도, 매우 반응성 금속 주로 때문에, 계면에서의 리튬 이온 확산의 존재이다 촉진 리 + 방해 리튬 층의 표면은 경계면 리 + 확산 아웃시 임피던스를 감소시키는 리튬 음극의 표면의 산화 주석의 양호한 억제를 증착하는 동안 계면에서 전하 교환한다.
도 (D)가 이온 전도도 및 음극 리튬과 접촉 Sn 층의 두께가 다른 전해질의 온도 사이의 관계, 리 도면으로부터 애노드 높은 도전 500㎚의 두께의 Sn 층, 및 온도 증가 도전율을 알 수있다 또한 상당한 증가를 보였다.
다음 그림은 주석 금속 리튬 금속 음극과 Tafel 식 전극 인터페이스 탐색을 사용하여 계산되는 리튬 고리 형 볼타 모 그램 일반 교류 전류의 음극 도금을 나타내고, 주석 - 리튬 교환 전류 복합 전극은 7.5mA 미만 / cm2에 도달 상당히 높은 일반 금속 Li 전극에서 이것은 EIS 테스트에서 얻은 이전 결과와 일치합니다 .Sn 층의 존재는 전극 인터페이스 저항을 줄이고 전극 인터페이스에서 Li +의 확산을 가속시킵니다.
다음 그림은 음극 화상 4mA / cm2의 전류 밀도로 리튬 금속 리튬 음극의 리튬 주석 통상 증착 보여 우리가 할 수있는 리튬의 증착 동안 동일한도 전극 인터페이스에서 (도 2의 하반부.)에 리튬 Sn을 음극 Li 덴 드라이트가 형성되지 않고 매우 매끄럽다. 반면에 일반 리튬 음극 전극의 표면은 Li 증착 중에 매우 거칠어지고 연속 된 증착 동안 Li 덴 드라이트가 나타나기 시작한다 .Li-Sn 복합 전극은 억제된다. 리튬의 성장의 역할 측면 리튬 코인 셀, 반복 충 방전이 이루어지는 ZhengyuanTu 개의 동일한 시트, 리 두 부극 덴 드라이트 성장의 특성을 검증 테스트 버튼 전지의 결과에 의해 확인 될 수있다 덴 드라이트 (저급 도 전극 (C)는, (D)가 공통도 리튬 전극 3mA / cm2, 충전 및 3mAh / cm2의 방전 용량)의 전류 밀도, 우리는 50 시간주기 후에 음극으로도 통상의 리튬에서 볼 수있는 리튬 주석 인 리튬 덴 드라이트 때문에 횡격막을 뚫어 전지의 단락을 일으켜 전지 전압이 급격히 떨어지는 반면 Li-Sn 전지는 Li 수지상 결정이 횡격막을 관통하지 않고 500 시간 이상 안정적으로 순환되었습니다.
전체 셀 Zhengyuan 화 통상 리튬 금속 음극 셀 동안은 리튬 주석 전극과 NCA 전극 위에, 전체 셀은 또한 300 사이클 80 % 이상의 용량 유지율 후 매우 우수한 사이클 특성을 나타내었다 사용하여 제조하여 연구의 첨가의 단락 고장 이후 사이클 수십도 ZhengyuanTu 주석이 나트륨은, 덴 드라이트의 성장을 억제하는데 좋은 역할 배터리 현저히 나 음극 사이클 수명을 개선 할 수있는 음극 표면 상에 증착 된 것으로 나타났다 때문이다.
주석 원소 리튬의 확산 등을 빠르게하는 기능을 구비하지만, 충 방전 과정에서 부피 팽창이 얻어진 입자 분말이 너무 크고, 적용 할 수 없기 때문에, Zhengyuan 화 증착 금속 리튬이나 나트륨 음극 표면 내지 Sn 다른 방법뿐만 아니라 주석 빠른 리튬 최대한 활용 수지상 리튬, 주석의 성장을 억제하기 때문에 리튬 금속과 직접 접촉은 리튬 풍부한 강렬한 체적 팽창 된 상태로되어 있기 때문에 이것에 의해, Sn- 전해질 계면 안정화 SEI을 감소가 발생하지 않는 확산 능력 멤브레인의 파괴와 재구성은 Li 배터리의 응용을위한 새로운 방법을 열어 놓은 알칼리 금속에 대한 Li, Na 음극 전극의주기 안정성을 크게 향상 시켰습니다.
