N掺杂层状多孔膜对锂离子通量的再分配和金属锂生长的均匀化助力无枝晶锂金属电池
【产品介绍】:
Li枝晶带来的安全隐患严重阻碍了锂金属电池的实际应用。然而,先前报道的具有低孔隙率的材料由于Li沉积而很容易被填充,并且作为Li金属保护中间层丧失了对Li枝晶的调节作用。
近日,大连理工大学贺高红教授报道了一种具有90%左右孔隙率的可伸缩氮掺杂层状多孔膜(NHPM)。
文章要点
1)以碳纳米管(CNTs)为核、N掺杂碳涂层为交联壳层的多孔互连网络可以实现Li+离子的均匀分布。同时还有利于锂离子的快速扩散,并促进可逆的锂镀/剥离过程。第一性原理计算结果表明,促进Li吸附的N活性位点可以极大地减少Li+离子在碳涂层表面上转移和扩散的能垒。
2)实验结果显示,受NHPM保护的锂负极具有约99%的高库仑效率,即使在高电流密度(8 mA cm-2)的条件下在500小时内的锂镀/剥离可逆过程中也不会形成Li枝晶。此外,以LiFePO4为正极,受NHPM保护的Li作为负极的全电池具有极高的循环稳定性(最多600个循环),每循环容量衰减率低至0.03%。
参考文献
Xiangcun Li , Zhong Chu , Helong Jiang , Yan Dai , Wenji Zheng , Anmin Liu , Xiaobin Jiang , Gaohong He , Redistributing Li-Ion Flux and Homogenizing Li-Metal Growth by N-Doped Hierarchically Porous Membranes for Dendrite-Free Lithium Metal Batteries, Energy Storage Materials (2021)
DOI:10.1016/j.ensm.2021.02.015
https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.02.015