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全固态锂硫电池正极中离子输运与电子传递的平衡
被引量：
2
1
作者
叶戈
袁洪
+9 位作者
赵辰孜
朱高龙
徐磊
侯立鹏
程新兵
何传新
南皓雄
刘全兵
黄佳琦
张强
《储能科学与技术》
CAS
CSCD
2020年第2期339-345,共7页
全固态锂硫电池可抑制锂枝晶生长,且可避免多硫化物穿梭等问题,被认为是极具前景的下一代储能体系。固态正极中活性物质硫的绝缘性,使得电化学氧化还原需要离子传输和电子传递网络的双连通。而如何平衡固态正极中离子输运与电子传递路...
全固态锂硫电池可抑制锂枝晶生长,且可避免多硫化物穿梭等问题,被认为是极具前景的下一代储能体系。固态正极中活性物质硫的绝缘性,使得电化学氧化还原需要离子传输和电子传递网络的双连通。而如何平衡固态正极中离子输运与电子传递路径是实现电池稳定运行的关键。面向未来高比能储能体系,本文在40%(质量分数,下同)的高硫含量复合正极中,通过调控复合正极中电子导体碳纳米管(CNT)与离子导体Li10GeP2S12(LGPS)相对含量,借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)与拉曼测试以及电化学测试与表征等,考察不同CNT与LGPS比例下硫正极的电子导率与离子导率,并通过对比硫正极的首圈放电容量以及在第二圈的容量保持率,从而探索正极设计的离子通路与电子通路的最优平衡条件。结果表明,硫正极中LGPS电解质含量低时,锂离子传输受阻;当LGPS电解质含量高时,电子传递阻力大且反应活性界面有限。因此,综合对比放电容量与容量保持率,可以得出40%高硫含量正极中,离子输运与电子传递的最优平衡条件是CNT和LGPS的含量分别为15%和45%,此时全固态锂硫电池首圈放电比容量621 mA·h/g,容量衰减率为3%。
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关键词
全固态锂硫电池
硫化物电解质
复合正极
离子电子输运
高硫含量
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职称材料
固态金属锂电池研究进展:外部压力和内部应力的影响
被引量：
7
2
作者
南皓雄
赵辰孜
+6 位作者
袁洪
卢洋
沈馨
朱高龙
刘全兵
黄佳琦
张强
《化工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第1期61-70,共10页
固态锂金属电池具有理论能量密度高、安全性高等优势,是极有前景的下一代储能系统。然而,固体电极与固体电解质之间有限的固–固接触严重阻碍了界面离子的传输。因此,增加外部压力是增加固–固接触及延长电池循环寿命的重要途径。同时,...
固态锂金属电池具有理论能量密度高、安全性高等优势,是极有前景的下一代储能系统。然而,固体电极与固体电解质之间有限的固–固接触严重阻碍了界面离子的传输。因此,增加外部压力是增加固–固接触及延长电池循环寿命的重要途径。同时,在充放电过程中,电极体积变化产生的内应力也将影响电池界面特性。通过介绍两种基本物理接触模型,结合硫化物、氧化物、聚合物电解质以及金属锂的物理性质,综述了外压和内部应力对电解质、电极及电池的影响。最后,对外压力与内应力在全固态金属锂电池中的作用进行了总结和展望。
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关键词
全固态电池
锂金属负极
固态电解质界面膜
力学
电化学
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职称材料
基于局部高盐界面润湿策略构筑的固态金属锂软包电池
被引量：
7
3
作者
朱高龙
赵辰孜
+6 位作者
袁洪
南皓雄
赵铂琛
侯立鹏
何传新
刘全兵
黄佳琦
《物理化学学报》
SCIE
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期129-135,共7页
固态金属锂电池因其优异的安全性和高的理论能量密度被认为是最具前景的下一代储能电池体系之一。随着以硫化物为代表的高离子导率电解质被逐渐开发,金属锂与固态电解质界面成为限制固态电池应用的主要瓶颈。金属锂/电解质的固固界面存...
固态金属锂电池因其优异的安全性和高的理论能量密度被认为是最具前景的下一代储能电池体系之一。随着以硫化物为代表的高离子导率电解质被逐渐开发,金属锂与固态电解质界面成为限制固态电池应用的主要瓶颈。金属锂/电解质的固固界面存在着界面接触差、界面电荷传输阻力高等问题。本文以固态金属锂软包电池为研究对象,通过由1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、乙二醇二甲醚与双三氟磺酰亚胺锂组成的局部高盐液态电解液(HFE-DME LiTFSI)对金属锂/固态电解质界面进行润湿,增加金属锂与固态电解质之间的离子接触,降低离子传输阻力,从而提高锂离子在界面的传输能力。在30 mm×30 mm Li|Li4Ti5O12(LTO)固态软包电池中,通过3.0μL·cm^(−2) HFE-DME LiTFSI局部高盐液态电解液润湿金属锂与固态电解质界面,软包电池的界面电阻从4366Ω·cm^(−2)降低到了64Ω·cm^(−2)。在0.1C与0.5C倍率下,LTO的放电比容量分别达到107与96 mAh·g^(−1)。同时,Li-S固态软包电池在0.01C及0.02C下,比容量也达到了1100与932 mAh·g^(−1)。
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关键词
固态软包电池
金属锂负极
硫化物电解质
界面润湿
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职称材料
题名
全固态锂硫电池正极中离子输运与电子传递的平衡
被引量：
2
1
作者
叶戈
袁洪
赵辰孜
朱高龙
徐磊
侯立鹏
程新兵
何传新
南皓雄
刘全兵
黄佳琦
张强
机构
北京理工
大学
前沿交叉科学研究院
清华
大学
化学
工程系绿色
化学
反应工程与技术北京市
重点
实验室
深圳大学
化学
与化工学院
广东工业
大学
轻工
化工学院
出处
《储能科学与技术》
CAS
CSCD
2020年第2期339-345,共7页
基金
国家重点研发计划(2016YFA0202500)
国家自然科学基金(21825501,21808124,U1801257)
北京市自然科学基金项目(L182021)。
文摘
全固态锂硫电池可抑制锂枝晶生长,且可避免多硫化物穿梭等问题,被认为是极具前景的下一代储能体系。固态正极中活性物质硫的绝缘性,使得电化学氧化还原需要离子传输和电子传递网络的双连通。而如何平衡固态正极中离子输运与电子传递路径是实现电池稳定运行的关键。面向未来高比能储能体系,本文在40%(质量分数,下同)的高硫含量复合正极中,通过调控复合正极中电子导体碳纳米管(CNT)与离子导体Li10GeP2S12(LGPS)相对含量,借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)与拉曼测试以及电化学测试与表征等,考察不同CNT与LGPS比例下硫正极的电子导率与离子导率,并通过对比硫正极的首圈放电容量以及在第二圈的容量保持率,从而探索正极设计的离子通路与电子通路的最优平衡条件。结果表明,硫正极中LGPS电解质含量低时,锂离子传输受阻;当LGPS电解质含量高时,电子传递阻力大且反应活性界面有限。因此,综合对比放电容量与容量保持率,可以得出40%高硫含量正极中,离子输运与电子传递的最优平衡条件是CNT和LGPS的含量分别为15%和45%,此时全固态锂硫电池首圈放电比容量621 mA·h/g,容量衰减率为3%。
关键词
全固态锂硫电池
硫化物电解质
复合正极
离子电子输运
高硫含量
Keywords
all-solid-state lithium-sulfur battery
sulfide electrolyte
composite cathode
ion and electron transport
high sulfur content
分类号
TM911 [电气工程—电力电子与电力传动]
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职称材料
题名
固态金属锂电池研究进展:外部压力和内部应力的影响
被引量：
7
2
作者
南皓雄
赵辰孜
袁洪
卢洋
沈馨
朱高龙
刘全兵
黄佳琦
张强
机构
清华
大学
化学
工程系
广东工业
大学
轻工
化工学院
北京理工
大学
前沿交叉科学研究院
深圳大学化学与化工学院功能高分子深圳市重点实验室
出处
《化工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第1期61-70,共10页
基金
国家自然科学基金项目(21905056,21808124,U1801257)
国家重点研发计划项目(2016YFA0202500)
北京市自然科学基金项目(Z200011)。
文摘
固态锂金属电池具有理论能量密度高、安全性高等优势,是极有前景的下一代储能系统。然而,固体电极与固体电解质之间有限的固–固接触严重阻碍了界面离子的传输。因此,增加外部压力是增加固–固接触及延长电池循环寿命的重要途径。同时,在充放电过程中,电极体积变化产生的内应力也将影响电池界面特性。通过介绍两种基本物理接触模型,结合硫化物、氧化物、聚合物电解质以及金属锂的物理性质,综述了外压和内部应力对电解质、电极及电池的影响。最后,对外压力与内应力在全固态金属锂电池中的作用进行了总结和展望。
关键词
全固态电池
锂金属负极
固态电解质界面膜
力学
电化学
Keywords
all-solid-state battery
Li metal anode
solid electrolyte interphase
mechanics
electrochemistry
分类号
O646 [理学—物理化学]
在线阅读
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职称材料
题名
基于局部高盐界面润湿策略构筑的固态金属锂软包电池
被引量：
7
3
作者
朱高龙
赵辰孜
袁洪
南皓雄
赵铂琛
侯立鹏
何传新
刘全兵
黄佳琦
机构
北京理工
大学
前沿交叉科学研究院
深圳大学
化学
与化工学院
清华
大学
化学
工程系
广东工业
大学
轻工
化工学院
深圳大学
光电工程
学院
出处
《物理化学学报》
SCIE
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期129-135,共7页
基金
国家重点研发计划(2016YFA0202500,2016YFA0200102)
国家自然科学基金(21676160,21808124,U1801257)
博士后基金(2019T120098)资助项目。
文摘
固态金属锂电池因其优异的安全性和高的理论能量密度被认为是最具前景的下一代储能电池体系之一。随着以硫化物为代表的高离子导率电解质被逐渐开发,金属锂与固态电解质界面成为限制固态电池应用的主要瓶颈。金属锂/电解质的固固界面存在着界面接触差、界面电荷传输阻力高等问题。本文以固态金属锂软包电池为研究对象,通过由1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、乙二醇二甲醚与双三氟磺酰亚胺锂组成的局部高盐液态电解液(HFE-DME LiTFSI)对金属锂/固态电解质界面进行润湿,增加金属锂与固态电解质之间的离子接触,降低离子传输阻力,从而提高锂离子在界面的传输能力。在30 mm×30 mm Li|Li4Ti5O12(LTO)固态软包电池中,通过3.0μL·cm^(−2) HFE-DME LiTFSI局部高盐液态电解液润湿金属锂与固态电解质界面,软包电池的界面电阻从4366Ω·cm^(−2)降低到了64Ω·cm^(−2)。在0.1C与0.5C倍率下,LTO的放电比容量分别达到107与96 mAh·g^(−1)。同时,Li-S固态软包电池在0.01C及0.02C下,比容量也达到了1100与932 mAh·g^(−1)。
关键词
固态软包电池
金属锂负极
硫化物电解质
界面润湿
Keywords
Solid-state pouch cell
Lithium metal anode
Sulfide electrolyte
Liquid phase therapy
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
全固态锂硫电池正极中离子输运与电子传递的平衡
叶戈
袁洪
赵辰孜
朱高龙
徐磊
侯立鹏
程新兵
何传新
南皓雄
刘全兵
黄佳琦
张强
《储能科学与技术》
CAS
CSCD
2020
2
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职称材料
2
固态金属锂电池研究进展:外部压力和内部应力的影响
南皓雄
赵辰孜
袁洪
卢洋
沈馨
朱高龙
刘全兵
黄佳琦
张强
《化工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
7
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职称材料
3
基于局部高盐界面润湿策略构筑的固态金属锂软包电池
朱高龙
赵辰孜
袁洪
南皓雄
赵铂琛
侯立鹏
何传新
刘全兵
黄佳琦
《物理化学学报》
SCIE
CAS
CSCD
北大核心
2021
7
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职称材料
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