Melhorar a bateria de iões de lítio que a relação de potência crítica do material positivo activo, um eléctrodo negativo, a corrente ternário material de corrente de alta níquel NCM e NCA, material de eléctrodo negativo de carbono de silício capaz de combinar substancialmente satisfazer 300Wh / kg, ainda 350Wh / kg alta bateria de energia específica demanda, mas para melhorar ainda mais a energia específica de baterias de lítio-íon para 400Wh / kg, mesmo 500Wh / kg ou mais, o sistema atual não pode fazer nada. do nível técnico atual, o ânodo de lítio metálico parece ser uma boa opção, a capacidade específica teórica de 3860mAh / g, planalto tensão é -3.04V (vs eléctrodo padrão de hidrogénio), e tem uma excelente condutibilidade eléctrica, é adequado como um eléctrodo negativo de uma bateria de iões de lítio, que é não não foi experimentado, em um ião de lítio antes do nascimento de uma bateria, a bateria no mercado química global desencadeou uma onda de bateria secundária de lítio metálico, mas, em última análise esta tentativa terminou em falha, a razão é que Li dendrite de ânodo de lítio metálico produzido durante o ciclo pode levar a lítio bateria de iões de curto-circuito no interior, causando sérios problemas de segurança.
A fim de resolver o problema de dendrites de lítio pessoas têm feito um monte de trabalho, em termos de eletrólito, artificial filme SEI, bem como o mecanismo de geração e crescimento de Li dendrites fez um monte de resultados de pesquisa, que também está em nosso artigo anterior uma série de relatórios. recentemente Zhengyuan Tu et al Cornell University por um eléctrodo negativo de metal alcalino (Li, na, etc.) depositado sobre a camada de Sn superfície é feita de ânodo de metal elementar que tem uma estrutura compósita, a estrutura pode ser de tal modo que o eléctrodo de Li + superfície difusão rápida, desse modo, eficazmente inibir o crescimento de dendrites Li, melhora grandemente o metal do eléctrodo negativo do ciclo de vida da bateria.
Preparação de eléctrodos de compósito de Zhengyuan Tu empregues é muito simples, através da adição de certos sais metálicos de Sn, na solução electrolítica baseada em carbonato convencional, a superfície de eléctrodo negativo Li metálico temperatura ambiente pela reacção de permuta de ião pode ser conseguido deposição elemento alvo de metal (mostrado acima), referindo-se por isso que a utilização de Sn como um elemento alvo, Zhengyuan Tu representa foi escolhido como o alvo de metal Sn principalmente porque a velocidade de difusão Li de Sn em uma Li muito rápido e em Sn A diferença de potencial entre o processo de incorporação e o processo de incorporação é inferior a 500mV, o que é propício para a rápida difusão de Li no ânodo de metal Li através da camada Sn.
Zhengyuan Tu alternando impedância actual da ferramenta o eléctrodo negativo Sn Li depositados foram analisados (os resultados são mostrados na figura c), c a partir da figura, podemos ver Li negativo impedância interface de eléctrodo entre a Sn depositados há uma clara diminuição geral Li impedância interface entre o eléctrodo negativo de cerca de 80 W / cm2, depois da deposição 2um Sn impedância interfacial cai para cerca de 25 W / cm2, gota por mais de três vezes. além disso, também notar-se que a superfície traseira da camada de Li depositado de Sn, e não a EIS atlas semicírculo adicional, o que significa que a superfície do eléctrodo negativo Li e Sn depositados nenhuma resistência interfacial adicional. de metal da superfície de eléctrodo negativo Li não aumentar a deposição de Sn a partir dos dados, a impedância Li + EIS na interface eléctrodo, mas, porque a camada de Sn promover a presença de Li + difusão na interface, principalmente porque o metal Li é um metal muito reactivos, mesmo se armazenado sob atmosfera de árgon, na sua superfície será de crescimento lento camada de óxido é uma camada de inerte, dificultar Li + A troca de carga na interface e a deposição de Sn na superfície da camada Li suprime a oxidação da superfície do eletrodo negativo de lítio, o que reduz a resistência à difusão do Li + na interface.
FIG d é a relação entre a condutividade iónica e a temperatura do electrólito com uma espessura diferente da camada Sn em contacto com um eléctrodo negativo Li, Li pode ser visto que o ânodo maior condutividade 500nm camada Sn espessura a partir da figura, e a condutividade eléctrica com o aumento da temperatura Também mostrou um aumento significativo.
A figura seguinte mostra a Sn plaqueamento eléctrodo negativo de metal Li metal e o eléctrodo negativo da corrente Li voltamogramas cíclicos geral, troca é calculado usando a equação descoberta interface de eléctrodo de Tafel, eléctrodo de compósito de corrente de permuta de Sn-Li atinge 7.5mA / cm2, significativamente maior metais comuns para o eléctrodo de Li, que é previamente obtida dos seus resultados de teste foram EIS, a presença da camada de Sn reduz a impedância da interface eléctrodo, acelerando o eléctrodo de difusão de Li + na interface.
A figura seguinte mostra um eléctrodo negativo e um depósito comum Li-Sn de Li de metal Li ânodo uma densidade de corrente de imagem de 4 mA / cm2, podemos eléctrodo negativo Li-Sn (na metade inferior da FIG.) Na mesma interface eléctrodo FIG durante a deposição de Li muito lisa, sem Li geração de dendrites, em comparação com a superfície de eléctrodo negativo de lítio comum torna-se muito duro durante a deposição de Li, e começou o processo continua depositado Li dendritos. eléctrodo de compósito de Li-Sn em inibir o papel do crescimento de lítio dendrites aspectos pode ser verificado pelos resultados da célula botão de teste, ZhengyuanTu duas folhas idênticas feitas de célula moeda Li, carga repetida e de descarga, o Li verificar as características do crescimento de dendrites de dois eléctrodo negativo (inferior FIG eléctrodo c é um Li-Sn, d é o eléctrodo comum FIG Li, uma densidade de corrente de 3 mA / cm2, carga e capacidade de descarga de 3mAh / cm2), pode-se ver a partir da FIG Li comum no eléctrodo negativo após o ciclo de 50h porque a dendrite de lio perfura o septo, causando um curto-circuito no interior da bateria de modo que a queda de tensão de bateria ocorre, enquanto o Li-Sn estabilidade ciclo bateria de 500h, não existe qualquer ocorrência de Li dendritos perfure o septo.
Zhengyuan Tu da célula cheia com o preparado usando a acima eléctrodo Li-Sn e eléctrodo NCA, célula total também mostrou uma muito excelentes propriedades de ciclismo Depois de 300 ciclos, a taxa de retenção da capacidade de mais de 80%, enquanto que a célula de eléctrodo negativo comum Li metálico porque dezenas de ciclos após o fracasso de curto-circuito da adição do estudo também mostrou que a ZhengyuanTu Sn depositados sobre a superfície de eléctrodo negativo pode ser na desempenhar um bom papel na supressão do crescimento de dendrites, a melhorar a vida de ciclo significativamente na eléctrodo negativo da bateria.
Sn elemento tem a capacidade de rápida Li difusão, mas porque a expansão de volume durante a carga e descarga é muito grande, não pode ser aplicado por causa da poeira partículas Zhengyuan Tu tem uma outra maneira de depositar Sn na superfície de Li ou Na eletrodo negativo, não apenas utilizando plenamente Sn rápido Li. capacidade de difusão para suprimir o crescimento de dendrites de Li, Sn e por contacto directo com Li de metal, e, assim, tem sido no estado de Li-rico expansão de volume, intenso não ocorre, estabilizando desse modo a interface electrólito Sn-, reduzindo SEI destruição e reconstrução da membrana, aumentar consideravelmente o metal alcalino Li, na estabilidade do ciclo do eléctrodo negativo, abriu-se uma nova abordagem para a aplicação de baterias de Li metálicos.
