ânodo de lítio metálico já é lugar comum, antes temos que fazer muito histórias de metal ânodo de lítio, a pesquisa sobre ânodo de lítio metálico, basicamente, pode ser resumida em uma frase 'como evitar dendrites lítio' A vantagem de ânodo de lítio metálico Escusado será dizer que, a capacidade específica de até 3860mAh / g, plataforma de tensão é -3.05V (vs eléctrodo padrão de hidrogénio), pode ser dito para ser uma escolha ideal para o material de eléctrodo negativo, mas o ânodo de metal de lítio também é confrontado com um problema muito difícil - dendrite de lio, o qual é no metal metalúrgico eléctrica em um fenómeno mais comum, o crescimento de dendrites pode provocar um curto-circuito no interior da bateria, o que resulta em incidentes graves de segurança, e, por conseguinte, como para evitar o carregamento de crescimento de dendrites Li tornou o núcleo do problema com todos os estudos de ânodo de metal de lítio.
óxido de grafeno recentemente Northwestern University MaohuiBai (primeiro autor) e método Keyu Xie (autor) é directamente reduzido GO Li de metal gerados pela redução de uma camada da camada de grafite sobre a superfície do metal da Li, a presença da camada de grafeno pode ser muito bom crescimento inibindo Li dendrite estabilizando ao mesmo tempo o SEI aumentar a eficiência de Coulomb da tinta, a presença de camadas de grafeno pode também ser melhorada de forma significativa o desempenho da taxa de Li de metal, os resultados experimentais mostram que os eléctrodos podem estar a uma densidade de corrente LiPF6-- 5 mA / cm2 de base de carbonato-solução electrolítica 1000 ciclos, sem o risco de curto-circuitos.
A figura mostra um processo de um revestimento grafeno de eléctrodo negativo de metal de lítio, óxido de grafeno primeiro disperso em tetra-hidrofurano (THF) de fabrico, e, em seguida, posto em dispersão do metal de lítio acima descrito, pode-se observar a cor da solução gradualmente transições de castanho a negro, indicando a solução de óxido de grafeno mudando gradualmente a redução de grafeno, deposição grafeno reduzida de superfície de metal Li para formar uma camada de protecção, controlando a reacção na dispersão de óxido de metal Li grafeno tempo, de metal lítio eléctrodo negativo pode efectivamente controlar a espessura da superfície da camada de grafeno, de modo a obter o melhor desempenho electroquímico.
A fim de verificar o processo de preparação de metais Li Li a capacidade de crescimento de dendrites de inibição eléctrodo negativo acima descrito, Maohui Bai o eléctrodo negativo dois Li de metal preparada tal como a partir da FIG teste do ciclo celular moeda foi realizada em diferentes densidades de corrente (resultados mostrados abaixo). Li ânodo de metal pode ser visto sem o revestimento grafeno grandes flutuações de tensão durante os ciclos, substancialmente menos do que 100 foram submetidos significativa no caso de um curto-circuito, e o grafeno através do revestimento de metal do eléctrodo negativo Li ciclo é um ciclo de vida muito estável é não mais do que 1000 vezes o fenómeno de curto-circuito aparente, que é até agora relatado na solução electrolítica com base em carbonato de LiPF6-- mais longa vida de ciclo de um ânodo de metal Li.
A partir das figuras d e e seguintes, podemos comparar a plataforma de tensão do ânodo Li de metal em diferentes densidades de corrente, quando a densidade de corrente é de 1 mA / cm. 2Aumentar para 5mA / cm 2Sem revestimento grafeno Li de metal do ânodo tensão aumenta rapidamente a partir de Internet para 54.3mV 449.2mV, durante a utilização do revestimento de metal Li grafeno protege aumentos de eléctrodos negativos a partir de apenas 19.2mV 79.3mV, revestimentos grafeno pode mostrar significativa Reduza a polarização do eletrodo de metal Li negativo.
A razão pela qual o revestimento de grafite melhora o desempenho do ciclo do anodo de metal Li pode ser obtido a partir da análise EIS por comparação a 1 mA / cm. 2Um ciclo a uma densidade de corrente de 100, 200 e 500 dos resultados do teste de EIE, podemos encontrar o revestimento grafeno Li metal da superfície de eléctrodo negativo SEI resistência do filme Rf e carga de impedância troca RCT significativamente menor do que sem um revestimento, e o ciclo processo de revestimento de metal Li grafeno protegido impedância do eléctrodo negativo também significativamente mais lento do que a taxa de aumento do comum Li metálico eléctrodo negativo, mostrou um revestimento grafeno Li ânodo de metal pode ajudar a formar uma película SEI mais estável, ciclo lento filme SEI Crescimento
A superfície de eléctrodo negativo de lítio metálico após o ciclo de extracção, sem protecção grafeno revestimento de metal Li eléctrodo negativo torna-se muito áspera (abaixo B), e cultivadas em um lote de Li dendritos. Grafeno revestimento protege o metal Li ainda superfície de eléctrodo negativo é muito suave (abaixo C), não se observou crescimento óbvio nos metálico Li dendrite. a partir do lado da secção de eléctrodo pode ser visto, Li comum de metal camada de superfície do eléctrodo negativo após o ciclo se torna muito Porosidade esparsa, a espessura atingiu 54um após 40 ciclos, a variação da espessura atingiu 170% A espessura do filme SEI na superfície do metal Li negativo com proteção de grafeno foi de apenas 13um após 40 ciclos, mostrando uma estabilidade muito boa. .
Para verificar a praticidade dos eletrodos acima, o Maohui Bai também usa o LiFePO. 4À medida que o eléctrodo positivo, Li metal ou camada grafeno Li protege o metal como um eléctrodo negativo de teste fabricado célula electroquímica completo, a partir de um podemos ver Figs após 300 ciclos através do revestimento protege a capacidade da bateria usando eléctrodo metálico Li negativo dificilmente diminuir para baixo, enquanto que o eléctrodo negativo comum Li de metal da capacidade da bateria cair para 69% de atenuação da capacidade inicial, os revestimentos grafeno pode mostrar a melhoria significativa nas características do ciclo do eléctrodo negativo de metais Li. ampliação a partir dos resultados de teste pode ser visto na figura b, A bateria de ânodo de metal Li revestida de grafeno tem uma capacidade de descarga significativamente maior em uma taxa maior do que a bateria de ânodo de metal Li comum, o que indica que o revestimento de grafeno também é útil para melhorar o desempenho da taxa da bateria.
desenvolvimento Maohui Bai de revestimento grafeno protege o metal Li ânodo Li também inibe o crescimento de dendrites, de modo que o ânodo de metal Li pode ser reciclado mais de 1.000 vezes, sem a ocorrência de um curto-circuito, enquanto que a presença do revestimento grafeno Li ânodo de metal também pode melhorar a estabilidade estrutural do filme de superfície SEI, a eficiência de Coulomb da célula para aumentar e melhorar a taxa de reteno de capacidade de ciclo longo prazo da bateria. mais importante, este processo tem o potencial para aplicações em larga escala, o processo de deposição grafeno pode utilizar um método de pulverização, Assim, melhorando muito a eficiência da produção, tornando esta tecnologia extremamente prática.
