Lithium-Metall-Anode ist bereits alltäglich, bevor wir Lithium-Metall-Anode Geschichten zu viel zu tun haben, die Forschung an Lithium-Metall-Anode im Grunde in einem Satz zusammengefasst werden kann ‚wie Lithium-Dendriten zu vermeiden‘ Den Vorteil des Lithium-Metall-Anode Unnötig zu sagen, die spezifische Kapazität von bis zu 3860mAh / g, Spannungsplattform -3.05V (vs Standard-Wasserstoffelektrode) ist, kann gesagt werden, eine ideale Wahl für das negative Elektrodenmaterial sein, aber die Lithiummetallanode ist auch mit einem sehr schwierigen Problem konfrontiert - Lithium-Dendriten, die in elektrischem Metallurgie Metall in einem weit verbreiteten Phänomen ist, kann Dendritenwachstums einen Kurzschluss verursachen innerhalb der Batterie, was zu schwerwiegenden Sicherheitsvorfällen und damit, wie man vermeidet Li Lade Dendritenwachstums wurde das Kernproblem mit allen Studien von Lithiummetallanode.
Kürzlich MaohuiBai Northwestern University (erster Autor) und Methode Keyu Xie (Autor) direkt reduziert Graphenoxids GO Li-Metall durch die Reduktion einer Schicht der Graphitschicht auf der Metalloberfläche von Li, das Vorhandensein der Graphenschicht kann sehr erzeugt werden gutes Wachstum Li Dendriten Hemmen, während die WäRE erhöhen Coulomb-Effizienz der Tinten Stabilisierung die Anwesenheit von Graphitschichten ebenfalls signifikant Ratenleistung von Li-Metall verbessert werden kann, zeigen die experimentellen Ergebnisse, dass die Elektroden bei einer Stromdichte LiPF6-- 5mA / cm 2 sein können Carbonat basierende Elektrolytlösung 1000 Zyklen ohne das Risiko von Kurzschlüssen.
Die Figur zeigt einen Herstellungsprozess einer Graphen-Beschichtung von Metall negativer Lithium-Elektrode, ersten Graphenoxids in Tetrahydrofuran (THF) dispergiert und dann in die Lithiummetalldispersion oben beschrieben, können wir die Farbe der Lösung beobachten allmählich Übergänge von schwarz bis braun, Graphene Oxidlösung angibt allmählich die Reduktion von Graphen, reduzierter Graphenabscheidung von Li Metalloberfläche durch die Steuerung der Reaktion in der Metall Li Graphenoxids Dispersion eine Schutzschicht bilden ändernden Zeit, metallisches Lithium der negative Elektrode kann wirksam steuern, um die Dicke von der Oberfläche der Graphenschicht, um so die beste elektrochemische Leistung zu erhalten.
Um das oben beschriebenes Verfahren zur Herstellung von Metall-Li Li Dendritwachstum Kapazität der negativen Elektrode Hemmung, Maohui Bai die zwei Li-Metall negative Elektrode hergestellt, wie aus Figur coin Zellzyklus-Test, um zu überprüfen wurde (siehe unten Ergebnisse) bei unterschiedlichen Stromdichten durchgeführt. Li Metallanode kann, ohne die Graphen Beschichtung großen Spannungsschwankungen während der Zyklen zu sehen ist, wesentlich weniger als 100 hat, in dem Fall eines Kurzschlusses, und Graphene über die Metallbeschichtung der negativen Elektrode Li signifikant unterzogen Die Spannung ist während des Zyklus sehr stabil, und die Zykluslebensdauer übersteigt 1000-mal ohne offensichtliches Kurzschlussphänomen.Dies ist die negative Metall-Li-Elektrode mit der längsten Zykluslebensdauer in LiPF6-Carbonatelektrolyt.
Aus den folgenden Figuren d und e können wir die Spannungsplattform der Metall-Li-Anode bei verschiedenen Stromdichten vergleichen, wenn die Stromdichte 1 mA / cm beträgt. 2Erhöhen auf 5 mA / cm 2Keine Graphen Beschichtung Li Metallanodenspannung steigt steil aus dem Internet 54.3mV 449.2mV, während der Verwendung der Graphenschicht schützt Li-Metall negative Elektrode steigt von nur 19.2mV 79.3mV, Graphenschichten können signifikante zeigen Reduzieren Sie die Polarisation der negativen Metallelektrode.
Der Grund, warum die Graphitbeschichtung die Zyklusleistung der Metall-Li-Anode verbessert, kann aus der EIS-Analyse durch Vergleich bei 1 mA / cm erhalten werden. 21 Zyklus bei einer Stromdichte von 100, 200 und 500 der EI Testergebnisse können wir die Graphen Beschichtung Li Metall negative Elektrodenoberfläche SEI Filmwiderstand Rf und Ladungsaustausch RCT Impedanz wesentlich geringer als ohne Beschichtung und den Zyklus finden Graphenbeschichtungsverfahren geschützt Li-Metall negativen Elektrodenimpedanz langsamen Zyklus SEI-Film auch deutlich langsamer als die Rate der Zunahme der gewöhnlichen Li Metall negative Elektrode zeigte kann eine Graphen Beschichtung Li Metallanode helfen, eine stabilere SEI-Film zu bilden, Wachstum.
Die wiederaufbereitete Metall-Lithium-Anode wird herausgenommen, und die Oberfläche der Elektrode der Li-Metall-Anode ohne Graphen-Beschichtung ist sehr rau (Abb. B), und viele Li-Dendriten werden gezüchtet Li noch negative Elektrodenoberfläche sehr glatt ist (unter C), kein erkennbares Wachstum wurde in metallischem Li Dendriten beobachtet. von der Seite des Elektrodenabschnittes zu sehen ist, Metall gemeinsamen Li negative Elektrodenoberfläche Schicht nach dem Zyklus sehr wird Dünnporös, Dicke erreicht 54um nach 40 Zyklen, Dickenschwankung erreicht 170% Die Dicke des SEI-Films auf der Oberfläche der metallischen Li-Negativelektrode mit Graphenschutz betrug nach 40 Zyklen nur 13um, was eine sehr gute Stabilität zeigt. .
Um die Praktikabilität der oben genannten Elektroden zu überprüfen, verwendet Maohui Bai auch LiFePO. 4Als die positive Elektrode, Li-Metall oder Li Graphenschicht schützt das Metall als eine negative Elektrode elektrochemische Vollzellentest hergestellt, von der ein wir den Figuren nach 300 Zyklen durch die Beschichtung schützt die Batteriekapazität unter Verwendung von metallischem Li negative Elektrode sehen kann kaum sinken nach unten, während die gewöhnliche Li Metall negative Elektrode der Batteriekapazität auf 69% Dämpfung der Anfangskapazität gesunken, können die Graphen Beschichtungen signifikante Verbesserung der Zykluseigenschaften der negativen Elektrode aus Metall Li zeigen. Vergrößerung aus den Testergebnissen in Figur b zu sehen ist, Die Graphen-beschichtete Metall-Li-Anodenbatterie hat eine wesentlich höhere Entladungskapazität bei einer großen Rate als die gewöhnliche Metall-Li-Anodenbatterie, was anzeigt, dass die Graphenbeschichtung auch zur Verbesserung der Ratenleistung der Batterie hilfreich ist.
Maohui Bai Entwicklung von Graphen Beschichtung schützt das Metall Li Anode Li auch das Wachstum von Dendriten hemmt, so dass das Li-Metallanode ohne das Auftreten eines Kurzschlusses mehr als 1.000-mal wiederverwendet werden kann, während die Anwesenheit des Graphens Beschichtung Li Metallanode auch verbessern kann strukturelle Stabilität des Oberflächenfilmes SEI, die Coulomb-Effizienz der Zelle zu erhöhen und das Kapazitätsbeibehaltungsverhältnis von lang~~POS=TRUNC der Batterie zu verbessern. am wichtigsten ist, wobei dieses Verfahren das Potential für großflächige Anwendungen hat, können die Graphen-Abscheidungsverfahren ein Sprühverfahren verwenden, Dadurch wird die Produktionseffizienz erheblich verbessert und diese Technologie äußerst praktisch.
