Mit der rasanten Entwicklung von Elektrofahrzeugen und mobilen elektronischer Geräten, Leistung und Energie Energie für die Lithium-Ionen-Batterie mit einer höheren Dichte Anforderungen auf der Grundlage der Energiedichte der Lithium-Ionen-Batterie-Plug-in-Prinzip zu schaffen, ist es kurz vor seiner Grenze Energiedichte, Raum für Verbesserungen Im Vergleich dazu haben Lithiummetallbatterien mit Lithium als negative Elektrode einen beispiellosen Vorteil bei der Erhöhung der Energiedichte.Jedoch haben Lithiummetallbatterien, die auf herkömmlichen flüssigen Elektrolyten basieren, wiederholtes SEI-Cracken und -Erzeugung und Lithium-negative Volumenexpansion , Lithium-Dendriten-Wachstum, tote Kristalle und andere Coulomb-Effizienz, Batteriewiderstand und Sicherheitsprobleme, die alle die schnelle Entwicklung von Hochleistungs-Lithium-Metall-Batterien begrenzen.
Aktuell auf dem Qingdao Institut für Bioenergie und Bauprozess der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, Institut für industrielle Wissenschaft und Technologie, Qingdao Energiespeicher (im Folgenden als ‚Speicher Qingdao Institute‘) unter Berufung ist der Schlüssel, den Engpass Problem der Existenz von Lithium-Metall-Batterien, Polymer-Elektrolyt als Kern Durchbruch zu lösen Punkt, systematisch Lösungen aus drei Aspekte zu erforschen: (1) Schutz von Lithium-Anion durch Lithium-Salz großen Anionen, (2) Konstruktion von künstlichen organischen / anorganischen Verbund-Interface-Film (SEI), (3) Berücksichtigung von Hochspannungs-und Lithium-negativen Schutz Die Entwicklung von multifunktionellen Polymerelektrolyten, eine Reihe von innovativen Forschungsarbeiten, hat eine bedeutende Rolle bei der Entwicklung von Hochleistungs-Lithiummetallbatterien gespielt.
Um das Problem der Lithiumdendriten aus der Perspektive des Lithiumsalzes, die Lagerung von Qingdao Institute Forscher entwickelt und synthetisiert ein neuartiges Perfluor-t-Butyllithium (LiTFPFB) zu lösen oxy Trifluor Boratstruktur Anion mit einer großen aufweist, wobei das neuartige Lithiumsalz beibehalten LiBF4 Anion Hauptstruktur, kann man die Stabilität des Aluminiumstromkollektors verbessern, andererseits das Vorhandensein von großem Anionen elektrochemischen Leistung der negativen Lithiumelektrode kann weiter verbessern wird der Schutzfilm in situ Lithiummetall-Batterien gebildet gefunden: das Lithiumsalz. die Ionenleitfähigkeit war höher als die LiBF4, und eine bessere Stabilität des Aluminiumstromsammlers, die negative Elektrode kann eine Schutzschicht aus Lithiummetall zu bilden, sein, ist wirksam, ein weitere Reaktion von Lithiummetall mit der elektrolytischen Lösung zu unterbinden, um so effektiv die negative Lithiumelektrode zu schützen. Related Die Ergebnisse wurden als Back Cover in der internationalen Zeitschrift Chem. Sci. (Chem. Sci., 2018, 9, 3451-3458) veröffentlicht.
In Anbetracht SEI das Vorhandensein von metallischem Lithium als negative Elektrode instabil, zu schweren Nebenreaktionen führt, ist gering Coulomb-Effizienz, kurze Lebensdauer und andere ungünstige Faktoren, die Forscher aus dem modifizierten Polymer Grenzflächenwinkel, entworfen, um eine künstliche SEI Film Metall Lithium negative Elektrode zu schützen (Fig. 1a) wird der SEI-Film von Lithiumoxid Derivat von polymeren Cyanoacrylat-Zusammensetzung hergestellt und darin dispergiert (Chem Mater 2017, 29, 4682-4689 ..) festgestellt, dass: der Synergismus organische / anorganische Schicht, so dass Lithium-Ionen in der Schnittstelle leitend, während schnell, leicht zu fallen, sondern auch WäRE zu gewährleisten, und auch deutlich hemmte das Auftreten von Nebenreaktionen an der Grenzregion (Chem. Mater., 2016, 28, 3578-3606), wodurch verleiht eine ausgezeichnete Lithium-Metall-Batterien Grenzflächenstabilität und lange Zyklenstabilität (Chem. Mater., 2018, 30, 4039-4047).
Vorhandensein einer negativen Lithium-Elektrode aus Lithiumkobaltoxid / Lithiummetall-Batterien, die in der positiven Elektrode der festen Elektrolyt-Grenzfläche (CEI) instabil und anfällig für Reaktionen von elektrochemische Oxidation Seite, und eine große Stromkapazität eine große Hochspannung (4,45 V) auf dem hohe Potential an der Grenzfläche zu lösen Lithium-Dendriten Probleme, Qingdao Institut unter der Leitung Lagerung 'Festigkeit und Flexibilität' Design des Polymerelektrolyten (Small, 2018. DOI :. 10.1002 / smll.201800821; Adv Sci, 2018, 5, 700503.) Polyvinylmethylether-Maleinsäureanhydrid-multifunktioneller Polymerelektrolytwurde unter Verwendung von bakterieller Cellulose als starres Gerüstträgermaterialhergestellt (Energ. Environ. Sci., 2018, 11: 1197-1203) .Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass: die Polymerisation die Elektrolytzusammensetzung kann sowohl die positive Elektrode-Grenzfläche und Multifunktions geschützten Lithiumanode, stabilisiert und ferner die synergistische Lithiumcobaltat 4.45 V / lange Zyklusstabilität der Batterie Lithiummetall verbessern. Zur gleichen Zeit, ausführlich veranschaulicht in dem Polyvinylether - Mechanismus multifunktionales Maleinsäureanhydrid Polymerelektrolyt (Fig. 1 b) aufgrund der Serie bei hohen Spannungen von Lithiumkobaltoxid / Lithiummetall-Batterien betrieben, luden die Forscher Chem Soc Rev den Titel Reviving Lithiumkobaltoxid schreiben -... Basiert Zusammenfassung des Lithium-Sekundärbatterien-Richtung höhere Energiedichte (Chem Soc Rev., 2018, DOI: 10.1039 .. / C8CS00322J), diskutiert die Forschung Fortschritte hoher Energiedichte Lithium-Kobalt-Oxid, Herausforderungen und Chancen für die künftige Entwicklung und die Richtung .
Verwandte Reihe von Studien erhielt die National Natural Science Foundation of Outstanding Youth Science Foundation, der wichtigsten F & E-Programm des Staates, die Nano CAS Pilotprojekte, Natural Science Foundation der Provinz Shandong, Stadt Qingdao Think Tank Storage-Industrie Forschung und Qingdao gemeinsamer Fond der Energie ‚130-5‘ Projekt Solch eine starke Finanzierung.
Figur 1 (a) Künstlich konstruierte organisch / anorganische zusammengesetzte Elektrolytmembran (SEI) modifizierte Hochleistungs-Lithiummetallanode, (b) Polyvinylmethylether-Maleinsäureanhydrid-multifunktioneller Polymerelektrolyt
