ánodo de litio metálico es ya un lugar común, antes de tener que hacer demasiado historias ánodo metálico de litio, la investigación sobre el ánodo de litio metálico básicamente se puede resumir en una frase 'cómo evitar las dendritas de litio' La ventaja de ánodo metálico de litio Huelga decir, la capacidad específica de hasta 3860mAh / g, la plataforma de tensión es -3.05V (vs electrodo normal de hidrógeno), se puede decir que sea una elección ideal para el material del electrodo negativo, pero el ánodo metálico de litio también se enfrenta a un problema muy difícil - dendrita de litio, que es de metal metalúrgico eléctrica en un fenómeno más común, el crecimiento de dendritas puede causar un cortocircuito dentro de la batería, dando como resultado incidentes graves de seguridad, y por lo tanto la forma de evitar la carga crecimiento de dendritas Li se convirtió en El tema central de toda la investigación del ánodo de metal y litio.
óxido de grafeno Recientemente se reduce directamente MaohuiBai Northwestern University (primer autor) y el método Keyu Xie (autor) GO Li metálico generado por la reducción de una capa de la capa de grafito sobre la superficie del metal de Li, la presencia de la capa de grafeno puede ser muy buen crecimiento inhibiendo Li dendrita mientras que la estabilización de la SEI aumentar la eficiencia coulombiana de la tinta, la presencia de capas de grafeno también se puede mejorar significativamente el rendimiento de tasa de Li metal, los resultados experimentales muestran que los electrodos pueden estar a una densidad de corriente LiPF6-- 5 mA / cm2 de El electrolito de carbonato se hace circular 1000 veces sin cortocircuito.
La figura muestra un proceso de fabricación de un revestimiento de grafeno de electrodo negativo de litio metal, primero óxido de grafeno dispersado en tetrahidrofurano (THF), y se coloca en la dispersión de metal de litio descrito anteriormente, se puede observar el color de la solución gradualmente transiciones desde marrón a negro, indicando la solución de óxido de grafeno cambiando gradualmente la reducción de grafeno, la reducción de la deposición de grafeno de superficie de metal Li para formar una capa protectora mediante el control de la reacción en la dispersión de óxido de grafeno Li metálico El tiempo, puede controlar efectivamente el espesor de la capa de grafeno en la superficie del electrodo negativo de litio de metal, a fin de obtener el mejor rendimiento electroquímico.
Con el fin de verificar el proceso antes descrito de preparación de metal de Li Li capacidad de crecimiento de dendritas de la inhibición electrodo negativo, Maohui Bai el electrodo negativo dos de metal Li preparado a partir del ensayo de ciclo de tipo botón figura se realizó a diferentes densidades de corriente (resultados mostrados a continuación). Li ánodo de metal se puede ver sin las grandes fluctuaciones de la tensión de revestimiento grafeno durante el ciclismo, sustancialmente menos de 100 se han sometido significativo en el caso de un cortocircuito, y el grafeno a través de la capa de metal del electrodo negativo Li ciclo es un ciclo de vida muy estable es no más de 1000 veces el fenómeno de cortocircuito aparente, que se informa en lo que va en la solución electrolítica a base de carbonato LiPF6-- más larga vida de ciclo de un ánodo de metal Li.
De las siguientes figuras dy e, podemos comparar la plataforma de voltaje del ánodo de metal Li a diferentes densidades de corriente, cuando la densidad de corriente es de 1 mA / cm. 2Aumente a 5mA / cm 2No hay revestimiento grafeno Li ánodo de metal voltaje aumenta bruscamente de internet a 54.3mV 449.2mV, mientras se usa el recubrimiento de grafeno protege Li metálicos aumenta de electrodos negativos de solamente 19.2mV 79.3mV, revestimientos de grafeno pueden mostrar significativa Reduzca la polarización del electrodo negativo de metal Li.
La razón por la que el recubrimiento de grafito mejora el rendimiento del ciclo del ánodo de metal Li se puede obtener a partir del análisis EIS en comparación a 1 mA / cm. 21 ciclo a una densidad de corriente de 100, 200 y 500 de los resultados de la prueba de EIS, podemos encontrar el recubrimiento grafeno Li superficie del electrodo negativo de metal SEI resistencia de la película Rf y la carga de impedancia de intercambio RCT significativamente menor que sin un recubrimiento, y el ciclo proceso de recubrimiento grafeno protegido de metal Li electrodo negativo impedancia también significativamente más lenta que la tasa de aumento de electrodo negativo ordinario Li metal, mostró un revestimiento grafeno Li ánodo de metal puede ayudar a formar una película de SEI más estable, ciclo lento película SEI Crecimiento
La superficie del electrodo negativo de litio metálico después de que el ciclo de extracción, no protectora grafeno recubrimiento Li metal del electrodo negativo se hace muy áspero (por debajo de B), y se cultivaron en una gran cantidad de dendritas Li. Recubrimiento grafeno protege el metal Li todavía superficie del electrodo negativo es muy suave (por debajo de C), no se observó crecimiento obvio en metálico Li dendrita. desde el lado de la sección de electrodo se puede ver, Common Li capa de superficie del electrodo negativo de metal después de que el ciclo se vuelve muy El grosor de la película SEI en la superficie del electrodo negativo de metal Li con protección de grafeno fue de solo 13um después de 40 ciclos, mostrando una muy buena estabilidad. .
Para verificar la practicidad de los electrodos anteriores, Maohui Bai también usa LiFePO. 4A medida que el electrodo positivo, Li metal o capa de grafeno Li protege el metal como un electrodo negativo fabricado ensayo de células completo electroquímica, a partir de una podemos ver las figuras después de 300 ciclos a través del recubrimiento protege la capacidad de la batería utilizando electrodo negativo metálico Li apenas declinar hacia abajo, mientras que el electrodo negativo ordinario Li metálico de la capacidad de la batería se redujo a 69% la atenuación de la capacidad inicial, los revestimientos de grafeno pueden mostrar una mejora significativa en las características del ciclo del electrodo negativo de metal de Li. magnificación de los resultados del ensayo puede verse en la figura b, La batería de ánodo de metal con revestimiento de grafeno tiene una capacidad de descarga significativamente mayor a una tasa mayor que la batería de ánodo de metal común de Li, lo que indica que el revestimiento de grafeno también es útil para mejorar el rendimiento de la batería.
desarrollo Maohui Bai de recubrimiento grafeno protege el metal Li ánodo Li así inhibe el crecimiento de dendritas, de manera que el ánodo de metal Li puede ser reciclado más de 1.000 veces sin la aparición de un cortocircuito, mientras que la presencia del recubrimiento de grafeno Li ánodo de metal también puede mejorar la estabilidad estructural de la película superficial SEI, la eficacia culómbica de la célula para aumentar y mejorar la relación de retención de la capacidad de ciclo a largo plazo de la batería. más importante, este proceso tiene el potencial para aplicaciones a gran escala, el proceso de deposición de grafeno puede utilizar un método de pulverización, De este modo, mejora en gran medida la eficiencia de producción, lo que hace que esta tecnología sea extremadamente práctica.
