作者单位
摘要
1 东莞东阳光科研发有限公司, 东莞 523000
2 湘潭大学化学学院, 湘潭 411105
3 湖南科技大学材料科学与工程学院,湘潭 411201
锂金属凭借其质量比容量高、电极电位低, 有望成为新一代高能电池体系最有潜力的负极材料之一。然而, 在循环过程中不可控的锂枝晶生长、死锂的形成, 以及体积膨胀等问题, 不仅会降低电池循环过程中的稳定性, 甚至引发安全隐患, 严重限制了锂金属负极的实际应用。3D集流体在缓解/抑制锂金属负极在循环过程中的体积变化、延缓锂枝晶生长、降低局部电流密度,以及提高库仑效率等方面起着重要作用。然而, 在实际过程中, 单纯的3D集流体使用性能并不理想, 需要对其进一步改性。本文从表面改性(表面包覆、表面掺杂、表面化学处理)和梯度化设计出发, 综述了3D集流体在锂金属电池中的应用研究进展, 并详细分析了其对锂金属电池的性能影响, 最后进行了总结和展望。
锂金属电池 3D集流体 表面改性 梯度化设计 掺杂 lithium metal battery 3D collector surface modification gradient design doping 
人工晶体学报
2023, 52(6): 1086
作者单位
摘要
锂金属具有高理论比容量和低电化学电位, 是发展高能量密度电池最有吸引力的负极材料之一。然而, 锂金属负极在反复的沉积/剥离过程中, 不可避免地会出现不规则的锂枝晶生长, 这将严重影响锂金属电池的循环寿命和使用安全性。本研究发展了一种简单温和的策略, 在碳纳米管上原位修饰铋纳米颗粒, 并涂覆在商业铜箔表面用作锂金属负极的集流体。研究表明, 原位修饰的铋纳米颗粒可显著促进锂均匀沉积, 抑制锂枝晶生长, 从而提高锂金属电池的电化学性能。在电流密度为1 mA·cm-2的条件下, 基于Bi@CNT/Cu集流体的锂铜电池循环300圈后库仑效率可稳定在98%。基于Li@Bi@CNT/Cu负极的对称电池可稳定循环1000 h。基于Bi@CNT/Cu集流体的磷酸铁锂(LFP)全电池也获得了优异的电化学性能, 在1C(170 mA·g-1)倍率下可稳定循环700圈。本研究为抑制锂金属负极枝晶生长提供了新的思路。
锂金属电池 锂枝晶 铋纳米颗粒 集流体 Li metal battery Li dendrite bismuth nanoparticle current collector 
无机材料学报
2022, 37(12): 1337
作者单位
摘要
1 中国科学院兰州化学物理研究所, 甘肃省黏土矿物应用研究重点实验室, 环境材料与生态化学发展中心, 兰州 730000
2 中国科学院大学, 材料科学与光电技术学院, 北京 100049
3 甘肃省水务投资有限责任公司, 兰州 730000
锂离子电池已被广泛应用于便携式电子设备、电动汽车和电网等领域, 深刻地影响着人们的日常生活。但是受限于其低的能量密度、安全性等问题, 需开发稳定、高效的电化学存储材料。黏土矿物因其独特的纳米结构、丰富的活性位点、高的比表面积、丰富的储量和低成本等优点, 在锂二次电池领域有着广阔的应用前景。本文首先介绍了黏土矿物纳米材料的分类、结构和化学组成等。然后, 综述了黏土矿物纳米材料在锂二次电池隔膜和固态电解质隔膜方面的应用研究进展。最后, 总结了黏土矿物在电化学储能领域的优势和不足, 并展望了其未来发展趋势。
黏土矿物 隔膜 固态电解质 锂离子电池 锂金属电池 多硫化物 锂枝晶 clay mineral separator solid electrolyte lithium ion battery lithium metal battery polysulfide lithium dendrite 
硅酸盐通报
2022, 41(6): 2167
梁凤青 1,2温兆银 1,2,*
作者单位
摘要
1 1. 中国科学院 上海硅酸盐研究所, 中国科学院能量转换材料重点实验室, 上海 200050
2 2. 中国科学院大学 材料科学与光电工程中心, 北京 100049
固态聚合物电解质具有柔韧性好和易于加工的优势, 可制备各种形状的固态锂电池, 杜绝漏液问题。但固态聚合物电解质存在离子电导率低以及对锂金属负极不稳定等问题。本研究以纳米金属-有机框架材料UiO-66为聚合物电解质的填料, 用于改善电解质的性能。UiO-66与聚氧化乙烯(poly(ethylene oxide), PEO)链上醚基的氧原子的配位作用以及与锂盐中阴离子的相互作用, 可显著提高聚合物电解质的离子电导率(25 ℃, 3.0×10 -5S/cm; 60 ℃, 5.8×10 -4 S/cm), 并将锂离子迁移数提高至0.36, 电化学窗口拓宽至4.9 V。此外, 制备的PEO基固态电解质对金属锂具有良好的稳定性, 对称电池在60 ℃、0.15 mA·cm -2电流密度下可稳定循环1000 h, 锂电池的电化学性能得到显著改善。
复合电解质 聚氧化乙烯 金属-有机框架材料 锂金属电池 composite electrolyte poly(ethylene oxide) metal-organic framework material lithium metal battery 
无机材料学报
2021, 36(3): 332
李锐 1王浩 1付强 2田子玉 1[ ... ]钱逸泰 1,4
作者单位
摘要
1 山东大学 化学与化工学院, 胶体与界面化学教育部重点实验室, 济南 250100
2 北京大学 化学与分子工程学院, 北京100871
3 山东大学 物理学院, 晶体材料国家重点实验室, 济南 250100
4 中国科学技术大学 合肥微尺度物质科学国家实验室, 合肥 230026
锂金属负极以其最高的理论比容量(3860 mAh·g -1)和最低的电化学电位(-3.04 V (vs SHE))被誉为电池界的“圣杯”。但是锂金属电池的缺点也尤为明显: 充放电过程中锂金属电池容易在负极不均匀沉积从而产生锂枝晶, 锂枝晶的产生会造成固体电解质介面(SEI)膜的持续破裂, 不稳定的SEI膜又会加剧锂枝晶的形成, 进而刺穿隔膜, 导致电池的循环性能下降, 产生安全隐患, 所以采取相应的措施在负极均匀沉积金属锂尤为重要。本研究使用商业化的铜网, 通过碱性溶剂的氧化和空气气氛煅烧, 在铜网表面形成均一的亲锂氧化铜纳米片阵列。铜网的3D结构可以有效减小电流密度, 亲锂的纳米片阵列可以降低锂的沉积过电势, 均匀沉积锂, 有效抑制锂枝晶的产生。在电流密度为3 mA·cm -2的半电池测试中, 稳定循环230圈后库伦效率稳定维持在99%以上; 搭配磷酸铁锂(LFP)全电池测试, 在1C(0.17 mA·mg -1)条件下可稳定循环300圈, 容量保持率为95%。本研究为锂金属负极3D集流体的设计提供了新思路。
3D铜基集流体 氧化铜纳米片阵列 表面修饰 锂金属负极 锂金属电池 3D Cu current collector CuO nanosheet array surface engineering lithium metal anode lithium metal battery 
无机材料学报
2020, 35(8): 882

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