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无负极锂金属电池的存储性能
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作者 郭姿珠 张睿 +3 位作者 孙旦 王海燕 黄小兵 唐有根 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期435-442,共8页
以Cu||NCM712软包电池为研究模型,通过SEM、XRD、cryo-TEM以及充放电测试等,揭示无负极锂金属电池(AF-LMBs)在存储过程中不可逆容量损失和可逆容量损失的原因和占比。研究结果表明:初始荷电态对Cu||NCM712电池在25℃下的存储性能(容量... 以Cu||NCM712软包电池为研究模型,通过SEM、XRD、cryo-TEM以及充放电测试等,揭示无负极锂金属电池(AF-LMBs)在存储过程中不可逆容量损失和可逆容量损失的原因和占比。研究结果表明:初始荷电态对Cu||NCM712电池在25℃下的存储性能(容量保持率和容量恢复率)无显著影响,而提高存储温度会加剧满电态电池的自放电,导致电池的可逆容量损失增加;相较于锂金属与电解液之间的化学腐蚀,锂金属与Cu集流体之间的电偶腐蚀是造成Cu||NCM712电池不可逆容量损失的主要因素。 展开更多
关键词 无负极锂金属电池 可逆容量损失 不可逆容量损失 存储性能
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无负极锂金属电池的研究进展 被引量:1
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作者 方晓亮 王翠渺 +6 位作者 刘书畅 叶文涛 崔景芹 王超志 陈伟平 张鹏 张力 《厦门大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期15-30,共16页
[背景]锂化的正极与负极集流体组配构建的无负极锂金属电池,能够大幅减少锂用量,是下一代低成本、高能量密度二次电池体系的重要研究方向.然而,在首圈充电过程中,负极集流体表面原位沉积的锂金属与电解液发生副反应,形成不稳定的固体电... [背景]锂化的正极与负极集流体组配构建的无负极锂金属电池,能够大幅减少锂用量,是下一代低成本、高能量密度二次电池体系的重要研究方向.然而,在首圈充电过程中,负极集流体表面原位沉积的锂金属与电解液发生副反应,形成不稳定的固体电解质界面,导致有限活性锂的不可逆损失和电池性能的快速衰减.[进展]降低活性锂的消耗、提高锂金属沉积/剥离的可逆性是无负极锂金属电池的关键挑战.目前,通过高容量正极材料预锂化结合现有电池制造工艺,设计适用于软包电池双盐电解液的体系,以及开发面向全固态电池的Ag-C负极等研究进展,推动了无负极锂金属电池的快速发展.[展望]无负极锂金属电池的性能指标距离商业化应用仍有显著差距.实验室的扣式电池到实用级软包电池的测试流程与参数需要标准化.利用多模态和原位表征技术来厘清锂沉积/剥离过程与界面形成机理,并结合人工智能技术建立工况下的可靠模型和修正训练,将有助于推动无负极锂金属电池内部复杂问题的快速、精准解析. 展开更多
关键词 无负极锂金属电池 固体电解质界面 集流体 电解质 原位表征
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高能量密度无负极锂金属电池研究进展
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作者 梁淑贞 刘玉峰 +2 位作者 肖思琪 刘子梁 李勇 《材料工程》 北大核心 2025年第7期94-103,共10页
随着便携式电子设备和电动汽车的发展,传统锂离子电池能量密度接近理论极限,对于具有高能量密度的锂金属电池研究再度受到关注。然而,锂的高反应活性导致使用过量锂时安全风险增加且能量密度降低,无负极锂金属电池(anode-free lithium m... 随着便携式电子设备和电动汽车的发展,传统锂离子电池能量密度接近理论极限,对于具有高能量密度的锂金属电池研究再度受到关注。然而,锂的高反应活性导致使用过量锂时安全风险增加且能量密度降低,无负极锂金属电池(anode-free lithium metal batteries,AF-LMBs)应运而生,其具有高能量密度和最低氧化还原电位,但循环寿命差,活性材料有限且界面反应复杂。提高AF-LMBs的循环稳定性是实现高能量密度储能系统应用的关键。本文综述了AF-LMBs的发展历程,并从锂枝晶、电解液稳定性、固体电解质界面(solid electrolyte interface,SEI)和集流体四方面深入分析了AF-LMBs目前面临的挑战,这些因素共同影响AF-LMBs的循环稳定性、安全性以及能量密度。最后指出未来研究方向应集中在电解液配方优化、人工SEI层设计以及集流体材料与结构改进,同时关注电池体积能量密度,以满足实际应用中对紧凑高效储能系统的需求,从而推动AF-LMBs的商业化进程。 展开更多
关键词 无负极锂金属电池 枝晶 电解液 固体电解质界面 集流体
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无负极锂金属电池的研究进展
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作者 杨保国 汤镇源 李军 《化工新型材料》 北大核心 2025年第5期61-64,共4页
无负极锂金属电池由于具有超高的能量密度、优异的安全性及良好的经济性,有望成为下一代能量储存器件。然而,界面接触电阻大、锂枝晶及死锂形成等系列问题导致其循环寿命缩短。近年来,研究人员在优化电解质和沉积基底等方面开展了一些... 无负极锂金属电池由于具有超高的能量密度、优异的安全性及良好的经济性,有望成为下一代能量储存器件。然而,界面接触电阻大、锂枝晶及死锂形成等系列问题导致其循环寿命缩短。近年来,研究人员在优化电解质和沉积基底等方面开展了一些研究工作来延长电池寿命。阐述了无负极锂金属电池发展现状及存在的问题,重点综述了电解质优化、固体电解质界面膜(SEI)界面改性、集流体改性等策略提高电池的循环稳定性的研究进展。最后,对无负极锂金属电池的未来机遇和可能的发展方向进行了分析与展望。 展开更多
关键词 无负极锂金属电池 固态电解质 固体电解质界面膜 集流体
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黄铜集流体在无负极锂金属电池中的应用研究 被引量:1
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作者 郭姿珠 张睿 +3 位作者 孙旦 王海燕 黄小兵 唐有根 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3092-3102,共11页
虽然无负极锂金属电池(AF-LMBs)具有能量密度高、结构简单等优势,但是金属锂在负极集流体界面不可逆的沉积/剥离过程以及与电解液之间的副反应会大量消耗电池中有限的活性锂,导致电池容量迅速衰减。开发高性能的负极集流体是提升AF-LMB... 虽然无负极锂金属电池(AF-LMBs)具有能量密度高、结构简单等优势,但是金属锂在负极集流体界面不可逆的沉积/剥离过程以及与电解液之间的副反应会大量消耗电池中有限的活性锂,导致电池容量迅速衰减。开发高性能的负极集流体是提升AF-LMBs循环寿命的有效策略之一。因此,本文研究了商业黄铜箔(F-Cu-Zn)作为负极集流体在AF-LMBs中的电化学性能,并且结合多种表征技术揭示了F-Cu-Zn电极在循环过程中的结构演变。结果表明:与商业铜箔(F-Cu)相比,F-Cu-Zn含有丰富的亲锂位点,诱导金属锂均匀成核与生长,所组装的Cu-Zn||NCM712软包全电池的室温循环寿命从75次增加至117次。此外,F-Cu-Zn电极中的Zn元素会在循环过程中不断溶解,最终在电极表层形成三维多孔结构。 展开更多
关键词 无负极锂金属电池 黄铜集流体 富镍三元正极 位点
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无负极锂金属电池的挑战与发展
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作者 孙培凇 郭玉香 +2 位作者 罗大为 程化 丁志玉 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第8期1408-1419,共12页
无负极锂金属电池因极高的理论容量、能量密度和低成本的优势成为学术热点。但由于铜箔的疏锂性和金属锂的高活性,导致了锂沉积/剥离不均匀,从而产生锂枝晶和锂消耗过快等诸多问题,限制了实际应用。对无负极锂金属电池的优势、挑战以及... 无负极锂金属电池因极高的理论容量、能量密度和低成本的优势成为学术热点。但由于铜箔的疏锂性和金属锂的高活性,导致了锂沉积/剥离不均匀,从而产生锂枝晶和锂消耗过快等诸多问题,限制了实际应用。对无负极锂金属电池的优势、挑战以及解决方案进行了全面梳理,从修饰集流体、构筑稳定固态电解质界面(SEI)膜、引入补锂技术以及优化电解液四个改进策略进行了详细论述,并讨论了负极侧影响金属锂沉积/剥离的机制、正极额外锂源的优势以及电解液对无负极锂金属电池可逆性的影响,总结了四种策略的优缺点和未来的发展方向。 展开更多
关键词 无负极锂金属电池 负极 集流体 SEI膜 电解液
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全固态无负极锂金属电池纳米化复合集流体构筑 被引量:4
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作者 刘泽宇 黄文泽 +6 位作者 肖阳 张俊东 孔伟进 武鹏 赵辰孜 陈爱兵 张强 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第3期60-68,共9页
全固态无负极锂金属电池(AFSSLB)是一种通过初次充电形成金属锂负极的新型锂电池,它的负极与正极容量比为1,能使任意锂化正极系统达到最大能量密度。无机固态电解质的引入使无负极锂金属体系兼具高安全性。然而,电池循环过程中的锂离子... 全固态无负极锂金属电池(AFSSLB)是一种通过初次充电形成金属锂负极的新型锂电池,它的负极与正极容量比为1,能使任意锂化正极系统达到最大能量密度。无机固态电解质的引入使无负极锂金属体系兼具高安全性。然而,电池循环过程中的锂离子通量不均导致的界面接触损失和锂枝晶生长会不断加剧,从而造成电池循环容量迅速衰减。本文构筑了纳米化的银碳复合集流体,显著增强了全固态无负极锂金属电池中集流体-电解质界面的性能。使用该集流体的固态电池循环过程中接触良好,界面阻抗为~10Ω·cm^(-2)。从而实现了超过7.0mAh·cm^(-2)锂金属的均匀稳定沉积,并在0.25mA·cm^(-2)的电流条件下实现循环200次以上。 展开更多
关键词 全固态电池 无负极金属二次电池 纳米集流体 界面接触 金属电池
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