国产福利一级午夜日韩_欧美日韩国产在线人_亚洲视频在线com_久久麻豆精品亚洲_一级毛片高清大全免费观看_欧美性:生活视频_中文字幕东京热视频精品_苍井空一区二区在线播放_影音先锋6655资源网站_91每日更新在线观看你懂的

歡迎訪問 納樸材料 官方網(wǎng)站！
聯(lián)系我們：18970647474
當前位置：首頁 > 新聞中心 > 行業(yè)新聞
新聞中心
news Center
聯(lián)系我們
Contact Us

蘇州納樸材料科技有限公司

聯(lián)系人：

李女士

Contact:

Ms. Li

手機：

18970647474(同微信)

Mobile Phone:

+86-18970647474
(WeChat ID)

郵箱：

2497636860@qq.com

E-mail:

2497636860@qq.com

技術(shù)聯(lián)系人：

徐先生

Technical Contact:

Mr. Xu

手機：

18914050103(同微信)

Mobile Phone:

+86-18914050103
(WeChat ID)

郵箱：

nanopure@qq.com

E-mail:

nanopure@qq.com

辦公室地址：

蘇州市相城區(qū)聚茂街185號D棟11層1102

Office Address:

D-1102, 185, Jumao Street, Xiangcheng, Suzhou, Jiansu, China

A工廠地址：

江西省永豐縣橋南工業(yè)園

Plant A Address:

Qiaonan Industrial Park, Yongfeng 331500, Jiangxi, China

B工廠地址：

江西省吉安市井岡山經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)

Plant B Address:

Jinggangshan Economic Development Zone, Ji' an 343000, Jiangxi, China

氮化硼作為“多合一”凝膠劑構(gòu)建高性能鋰金屬電池用凝膠電解質(zhì)

信息來源：本站 | 發(fā)布日期： 2024-02-23 13:12:42 | 瀏覽量：177784

摘要：

01研究背景鋰金屬由于極高的理論容量（3800 mAh g-1），被視為新型二次電池的最理想負極。然而，在循環(huán)過程中，鋰金屬會產(chǎn)生枝晶，嚴重影響鋰金屬電池（LMBs）的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性。為了解決這個問題，研究人員開始關(guān)注固態(tài)電解質(zhì)，因為它可以有效防止電解液泄漏，并且高…

01

研究背景


鋰金屬由于極高的理論容量（3800 mAh g-1），被視為新型二次電池的最理想負極。然而，在循環(huán)過程中，鋰金屬會產(chǎn)生枝晶，嚴重影響鋰金屬電池（LMBs）的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性。為了解決這個問題，研究人員開始關(guān)注固態(tài)電解質(zhì)，因為它可以有效防止電解液泄漏，并且高機械模量可以有效阻止枝晶生長。目前的固態(tài)電解質(zhì)可以分為無機陶瓷類電解質(zhì)（如LLZO、LLZTO等）和聚合物電解質(zhì)（如PEO、PVDF-HFP等）。但是陶瓷電解質(zhì)具有較大的表面接觸電阻，聚合物電解質(zhì)室溫電導率低，這些問題阻礙了固態(tài)電解質(zhì)的進一步發(fā)展。相較于上述兩種電解質(zhì)，準固態(tài)凝膠電解質(zhì)（gel electrolytes）因其高離子電導率、低界面電阻、較強的機械強度和優(yōu)異的加工性能而更受關(guān)注。但是，gel electrolytes 同樣面臨如何形成穩(wěn)定固體電解質(zhì)界面層（SEI）的問題。因為gel electrolytes是通過固體框架來“固化”電解液得到的，因此可以通過選擇固體框架和液態(tài)電解質(zhì)來優(yōu)化gel electrolytes的性能，構(gòu)筑穩(wěn)定的SEI，從而實現(xiàn)鋰金屬電池的穩(wěn)定循環(huán)。

02

工作介紹


近日，湖南大學材料科學與工程學院張世國教授研究團隊通過將氮化硼纖維與高濃度環(huán)丁砜（SL）電解質(zhì)混合，成功制備了一種不可燃、電化學穩(wěn)定、模量高的凝膠電解質(zhì)（BN-gel）。該凝膠電解質(zhì)中的BN起到了多重作用：首先，它能夠固化液體電解質(zhì)，從而避免泄漏的問題；其次，它提供了一個活性界面，有助于Li+的轉(zhuǎn)移并提高離子電導率；同時，它還能促進氟化物的形成，以防止鋁腐蝕；最后，它能夠產(chǎn)生LixBOy并促進anion-derived SEI的形成，從而穩(wěn)定Li沉積。因此，基于BN-gel電解質(zhì)的準固態(tài)鋰金屬電池表現(xiàn)出高容量和庫侖效率、長循環(huán)穩(wěn)定性、良好的倍率性能、耐高溫性和良好的柔韌性等優(yōu)良性能。

03

內(nèi)容表述


BN-gel電解質(zhì)可以通過將BN纖維與SL電解質(zhì)在研缽中研磨混合來制備，與其他凝膠電解質(zhì)不同，無需進行復雜的再聚合和后續(xù)處理。雖然相較于SL電解質(zhì)，BN-gel電解質(zhì)的電導率有所降低，但是BN纖維與SL溶劑分子的作用能夠產(chǎn)生更多游離的Li+，從而進一步促進了Li+的傳輸，使BN-gel具有更高的tLi+。理論計算進一步證明了沿著BN表面進行的Li+傳輸需要更低的活化能，這有助于促進Li+的傳輸。
 
圖片
▲圖 1. (a) BN-gel制備示意圖。插圖顯示了BN-gel 的圖片。(b) BN-gel和SL電解質(zhì)在 30 °C 時的離子電導率和 tLi+。(c-d) BN-gel和SL電解質(zhì)的Raman和FTIR 光譜。(e-f) SL···Li和2SL···Li吸附到BN表面的吸附能。(g) BN-gel和SL電解質(zhì)的去溶劑化能量。(h-i) BN-gel中的Li+傳輸路徑和相應的擴散能壘。

圖片
▲圖 2. (a) BN-gel和SL電解質(zhì)的電化學穩(wěn)定性。插圖顯示了在（左）BN -gel和（右）SL電解質(zhì)中進行LSV測試后Al的圖片。(b) 原始鋁箔和在 (c) BN-gel和 (d) SL 電解質(zhì)中進行 LSV 測試后的鋁箔的SEM圖像。(e) 由 XPS 測定的在BN-gel和SL電解質(zhì)中循環(huán)的鋁箔中F的原子比。(f)根據(jù) F 1s XPS 光譜，BN-gel和SL電解質(zhì)中鋁表面上LiF的百分比。(g) SL···Li、2SL···Li、SL···Li···BN、2SL···Li···BN的LUMO/HOMO能級。(h) SL電解質(zhì)中的鋁腐蝕和 (i) BN-gel中的保護作用的示意圖。

經(jīng)過進一步實驗發(fā)現(xiàn)，BN-gel電解質(zhì)可以對Al具有一定的保護作用。SEM圖片顯示，在BN-gel電解質(zhì)中循環(huán)的Al更加平整。此外，XPS結(jié)果表明在BN-gel電解質(zhì)中循環(huán)的Al表面存在更多的氟化物，這有利于鈍化Al，實現(xiàn)更穩(wěn)定的循環(huán)。DFT計算表明，在加入BN后，電解質(zhì)的HOMO和LUMO能級發(fā)生變化，這使得電解質(zhì)更容易分解產(chǎn)生氟化物來鈍化Al集流體。
 
圖片
▲圖3.（a）SL電解質(zhì)和（b）BN-gel在1 mA cm-2下的原位光學顯微鏡圖。（c）在0.1 mA cm-2下，BN-gel和SL電解質(zhì)中Li||Li對稱電池的循環(huán)曲線。在（d）SL電解質(zhì)和（e）BN-gel中循環(huán)前后的Li負極SEM圖。(f) 新鮮Li和循環(huán)Li在 (g-h) SL 電解質(zhì)和 (i-j) BN-gel中的 SEM 圖像。

通過電化學測試，可以證明BN-gel能有效的穩(wěn)定鋰負極，實現(xiàn)穩(wěn)定的Li||Li循環(huán)。在BN-gel中循環(huán)過后的Li金屬也更為平整，與SL中循環(huán)的Li金屬形成了對比?？凼诫姵氐臏y試均表明，BN-gel具有更好的電化學性能。
 
圖片
▲圖 4. (a) BN-gel和SL電解質(zhì)中循環(huán)Li的橫截面圖。(b) Li 在 BN-gel電解質(zhì)中以 0.1 mA cm-2 循環(huán)后的高分辨率 B 1s XPS 光譜。(c) Tafel 圖，(d) 交換電流密度 (j0)，和 (e) Li||Li 對稱電池中BN-gel和SL電解質(zhì)的RSEI。(f) 不同電解質(zhì)中SEI演變的示意圖。

截面SEM圖表明，在BN-gel電解質(zhì)中循環(huán)的Li沉積更加致密，同時，XPS表明，BN會參與到SEI的形成過程中，生成硼化物來穩(wěn)定Li金屬負極，促進Li+在SEI中的傳輸，從而實現(xiàn)更為穩(wěn)定的循環(huán)。此外，在高達90℃的高溫環(huán)境下，BN-gel電解質(zhì)仍然能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的Li循環(huán)，表現(xiàn)出優(yōu)異的耐高溫性能。
 
圖片
▲圖 5. Li||LFP 電池在 (a) BN-gel和 (b) SL 電解質(zhì)中在 0.2 C 和室溫下的充放電曲線。(c) Li||LFP 電池在 BN-gel和SL電解質(zhì)中在0.2 C和室溫下的循環(huán)性能。在0.2 C和室溫下，Li||NCM電池在（d）BN-gel和（e）SL電解質(zhì)中的充放電曲線。(f) Li||NCM電池在0.2 C和室溫下的循環(huán)性能。(i) Li||BN-gel||LFP 在 1C室溫循環(huán)性能。

圖片
▲圖 6. (a) 在 90 °C 下 BN-gel和SL電解質(zhì)中Li||Li對稱電池的循環(huán)穩(wěn)定性。(b) 在 90 °C 下（左）新鮮鋰和在BN-gel中循環(huán)的（中）鋰負極和在SL中循環(huán)的（右）鋰負極照片。(c) 在 90 °C 下在 BN-gel和 SL 電解質(zhì)中循環(huán)后 Li 表面的 SEM 圖像。(d) Li||BN-gel||LFP 電池在1 C，90 °C下的循環(huán)性能。（e）BN-gel和其他凝膠電解質(zhì)的特性比較。

04

結(jié)論


通過將BN纖維與SL電解質(zhì)混合，成功獲得了一種具有不易燃、電化學穩(wěn)定的準固態(tài)電解質(zhì)。BN的引入促進了Li+從SL電解質(zhì)中解離，從而產(chǎn)生更多“游離”Li+，并為Li+傳輸提供了更便利的途徑。與傳統(tǒng)的液態(tài)SL電解質(zhì)相比，BN-gel表現(xiàn)出相當?shù)碾x子電導率以及更高的tLi+。通過在Al上形成更多的氟化物，如AlF3 和LiF，BN-gel可以有效鈍化集流體以防止鋁腐蝕。此外，BN參與到SEI的生成中，分解產(chǎn)生LixBOy，從而協(xié)同作用產(chǎn)生強大的SEI，以防止鋰枝晶的形成，降低界面電阻并促進Li+的傳輸。在對稱電池測試中，Li||BN-gel||Li對稱電池表現(xiàn)出穩(wěn)定的Li剝離/電鍍行為，在1000小時內(nèi)極化小。基于LFP和高壓NCM正極的紐扣電池在室溫下表現(xiàn)出高容量和庫侖效率、長期循環(huán)穩(wěn)定性和良好的倍率性能。BN-gel電解質(zhì)的性能還體現(xiàn)在其在高柔性穿孔電池中的應用潛力。這項研究為設計用于鋰電池的多功能和高性能凝膠電解質(zhì)提供了新的思路和方法。

相關(guān)文章 (related information)
相關(guān)產(chǎn)品 (Related Products)

Copyright 2020 蘇州納樸材料科技有限公司 蘇ICP備16022635號-1 版權(quán)聲明 技術(shù)支持：江蘇東網(wǎng)科技 [后臺管理]
Top