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中南大學實現(xiàn)高度可逆的高壓鋰金屬電池

時間:2022-03-03 12:18來源:中國科學報作者:王昊昊

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中南大學材料科學與工程學院教授潘安強團隊將三維結構設計與電解質(zhì)工程相結合，設計出一種電導梯度調(diào)節(jié)器（硝酸鋰改性電導梯度主體，LNO-CGH），這種電導梯度調(diào)節(jié)器能很好地控制鋰金屬在碳酸鹽電解質(zhì)中的沉積行為，從而實現(xiàn)高度可逆的高壓鋰金屬電池。相關成果近日發(fā)表于《儲能材料》。

在各種二次電池中，可充電高壓鋰金屬電池因具有高能量密度，被認為是最具競爭力和最有前途的“候選者”，但它的酯類電解質(zhì)與鋰金屬負極匹配性差，枝晶與副反應問題十分嚴重，阻礙了其發(fā)展。

潘安強團隊設計的LNO-CGH，包含具有過量硝酸鋰顆粒修飾的電介質(zhì)頂層和電導率向上衰減的碳納米纖維層。頂層可穩(wěn)定釋放硝酸鋰以形成堅固的富含氮化物的SEI，梯度導電的結構可引導鋰金屬自下而上沉積。得益于這種“一石二鳥”的設計，LNO-CGH電極的穩(wěn)定性顯著提高。

審稿人認為，作者通過設計硝酸鋰改性的電導梯度主體來引導鋰金屬在酯類電解質(zhì)中自下而上沉積，這項工作十分有趣；四層LNO-CGH表現(xiàn)出垂直漸變的電導率，可誘導鋰金屬自下而上無枝晶沉積；具有過量硝酸鋰顆粒的電介質(zhì)頂層穩(wěn)定釋放出硝酸根，這可以改變界面化學并大大提高鋰負極的庫侖效率；當將該設計應用于實際鋰金屬電池時，即使在苛刻的條件下（N/P比為4）也能獲得很好的性能。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.02.033

(責任編輯：子蕊)

文章標簽：高壓鋰金屬電池

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