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基于三维集流体的无枝晶锂金属负极
被引量：
7
1
作者
李曈
谷思辰
+5 位作者
林乔伟
韩俊伟
周光敏
李宝华
康飞宇
吕伟
《高等学校化学学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第5期1480-1500,I0003,共22页
随着电化学储能市场的迅猛发展,当前商用锂离子电池难以满足人们对高能量密度储能器件的需求.锂金属具有高比容量和低氧化还原电位等优点,被认为是下一代二次电池的理想负极材料.然而,锂金属负极在充放电过程中会出现体积变化大、枝晶...
随着电化学储能市场的迅猛发展,当前商用锂离子电池难以满足人们对高能量密度储能器件的需求.锂金属具有高比容量和低氧化还原电位等优点,被认为是下一代二次电池的理想负极材料.然而,锂金属负极在充放电过程中会出现体积变化大、枝晶生长、界面不稳定等问题,严重阻碍了其在二次电池中的实际应用.三维多孔材料具有骨架/空间互穿网络结构、比表面积大、孔隙发达和机械性能好等物理特性,用作金属锂负极的集流体,在锂沉积/溶解过程中可以起到降低局部有效电流密度、均匀电场分布和降低锂离子浓度梯度的作用,有望实现锂的均匀成核和无枝晶沉积,同时抑制了电极的体积膨胀.尽管有关三维集流体的研究报道不断出现,但综合系统评价现有各种三维集流体体系的工作鲜见报道.本文聚焦锂金属负极三维集流体的构建及应用研究进展,首先分析了三维集流体抑制锂枝晶生长的基本原理及局限性,继而重点关注了三维集流体的结构调控、表面改性和功能化等应对策略对锂成核、沉积过程的影响,并对不同材质三维集流体的优缺点进行了归纳总结.最后,面向实用化,分析并展望了三维集流体应用于锂金属电池的发展前景.
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关键词
二次电池
锂金属负极
三维集流体
锂枝晶
均匀沉积
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职称材料
细菌纤维素衍生的三维碳集流体用于无枝晶的锂金属负极
被引量：
4
2
作者
张云博
林乔伟
+5 位作者
韩俊伟
韩志远
李曈
康飞宇
杨全红
吕伟
《物理化学学报》
SCIE
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期142-150,共9页
锂金属是下一代高能量密度电池的关键负极,然而其实用化面临着一系列问题,主要包括循环过程中体积变化大、枝晶生长等。使用三维集流体是解决这些问题的有效方法,然而现有大多数三维集流体存在重量大、体积大、表面亲锂性差、成本高等...
锂金属是下一代高能量密度电池的关键负极,然而其实用化面临着一系列问题,主要包括循环过程中体积变化大、枝晶生长等。使用三维集流体是解决这些问题的有效方法,然而现有大多数三维集流体存在重量大、体积大、表面亲锂性差、成本高等问题。针对上述问题,本文以低成本的细菌纤维素为前驱体,通过直接碳化制备出具有连通网络的轻质三维碳集流体,其表面均匀分布的含氧官能团可以促进锂离子的均匀成核和沉积,有效抑制了枝晶生长。值得注意的是,该集流体的面密度仅为0.32 mg·cm^(−2),在3 mAh·cm^(−2)比容量的锂金属负极中质量占比仅为28.8%。电化学测试结果表明,该集流体在3 mA·cm^(−2)的高电流密度或4 mAh·cm^(−2)的高循环容量的工作条件下,稳定循环超过150次,并且在对称电池或与LiNi0.8Co0.15Al0.05匹配的全电池中也表现出良好的电化学性能。
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关键词
锂金属负极
细菌纤维素
三维集流体
锂枝晶
含氧官能团
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职称材料
题名
基于三维集流体的无枝晶锂金属负极
被引量：
7
1
作者
李曈
谷思辰
林乔伟
韩俊伟
周光敏
李宝华
康飞宇
吕伟
机构
清华大学深圳国际研究生院
清华·伯克利深圳学院
出处
《高等学校化学学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第5期1480-1500,I0003,共22页
基金
国家重点研发计划项目(批准号:2018YFE0124500,2019YFA0705700)
国家自然科学基金(批准号:51972190,51932005,52072205)
广东省杰出青年科学基金(批准号:2017B030306006)资助。
文摘
随着电化学储能市场的迅猛发展,当前商用锂离子电池难以满足人们对高能量密度储能器件的需求.锂金属具有高比容量和低氧化还原电位等优点,被认为是下一代二次电池的理想负极材料.然而,锂金属负极在充放电过程中会出现体积变化大、枝晶生长、界面不稳定等问题,严重阻碍了其在二次电池中的实际应用.三维多孔材料具有骨架/空间互穿网络结构、比表面积大、孔隙发达和机械性能好等物理特性,用作金属锂负极的集流体,在锂沉积/溶解过程中可以起到降低局部有效电流密度、均匀电场分布和降低锂离子浓度梯度的作用,有望实现锂的均匀成核和无枝晶沉积,同时抑制了电极的体积膨胀.尽管有关三维集流体的研究报道不断出现,但综合系统评价现有各种三维集流体体系的工作鲜见报道.本文聚焦锂金属负极三维集流体的构建及应用研究进展,首先分析了三维集流体抑制锂枝晶生长的基本原理及局限性,继而重点关注了三维集流体的结构调控、表面改性和功能化等应对策略对锂成核、沉积过程的影响,并对不同材质三维集流体的优缺点进行了归纳总结.最后,面向实用化,分析并展望了三维集流体应用于锂金属电池的发展前景.
关键词
二次电池
锂金属负极
三维集流体
锂枝晶
均匀沉积
Keywords
Secondary battery
Lithium metal anode
Three dimension current collector
Lithium dendrite
Uniform deposition
分类号
O646 [理学—物理化学]
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职称材料
题名
细菌纤维素衍生的三维碳集流体用于无枝晶的锂金属负极
被引量：
4
2
作者
张云博
林乔伟
韩俊伟
韩志远
李曈
康飞宇
杨全红
吕伟
机构
清华大学清华-伯克利深圳学院
清华大学深圳国际研究生院
天津大学化工学院
出处
《物理化学学报》
SCIE
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期142-150,共9页
基金
国家重点研发计划(2018YFE0124500)
国家自然科学基金(51972190)
+1 种基金
广东省杰出青年自然科学基金(2017B030306006)
深圳市科技计划基础研究(学科布局)项目(JCYJ20180508152037520)资助。
文摘
锂金属是下一代高能量密度电池的关键负极,然而其实用化面临着一系列问题,主要包括循环过程中体积变化大、枝晶生长等。使用三维集流体是解决这些问题的有效方法,然而现有大多数三维集流体存在重量大、体积大、表面亲锂性差、成本高等问题。针对上述问题,本文以低成本的细菌纤维素为前驱体,通过直接碳化制备出具有连通网络的轻质三维碳集流体,其表面均匀分布的含氧官能团可以促进锂离子的均匀成核和沉积,有效抑制了枝晶生长。值得注意的是,该集流体的面密度仅为0.32 mg·cm^(−2),在3 mAh·cm^(−2)比容量的锂金属负极中质量占比仅为28.8%。电化学测试结果表明,该集流体在3 mA·cm^(−2)的高电流密度或4 mAh·cm^(−2)的高循环容量的工作条件下,稳定循环超过150次,并且在对称电池或与LiNi0.8Co0.15Al0.05匹配的全电池中也表现出良好的电化学性能。
关键词
锂金属负极
细菌纤维素
三维集流体
锂枝晶
含氧官能团
Keywords
Lithium metal anode
Bacterial cellulose
Three-dimensional current collector
Lithium dendrite
Oxygen-containing functional group
分类号
O646 [理学—物理化学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于三维集流体的无枝晶锂金属负极
李曈
谷思辰
林乔伟
韩俊伟
周光敏
李宝华
康飞宇
吕伟
《高等学校化学学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
7
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职称材料
2
细菌纤维素衍生的三维碳集流体用于无枝晶的锂金属负极
张云博
林乔伟
韩俊伟
韩志远
李曈
康飞宇
杨全红
吕伟
《物理化学学报》
SCIE
CAS
CSCD
北大核心
2021
4
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