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                面向世界科技前沿,面向国家重大需求,面向国民经济主战场,率先实现科学技术跨越发展,率先建成国家创新人才高地,率先建成国家高水平科技』智库,率先建设国际一)流科研机构。

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                苏州纳米所在原位构建有序结构的SEI层用于高性能锂金属电池研究中获进展

                2020-12-23 苏州纳米技术︽与纳米仿生研究所
                【字体:

                语音播报

                  便携⊙式智能器件与长续航电动汽车的发展,对可充电的二次电池的能量密度提出了更高的要求。当锂负极与硫正极相匹配〇时,组成锂硫电池的容量高达2600 Wh kg-1,这将适用于未来高能量密度需求的电动汽车。在前期的硫正极研〗究中,从纳米材料结↓构设计与表面功能化出发(Journal of Power Sources, 2016, 321, 193;Nano Energy, 2017, 40, 390),制备出不同的活性纳米催化剂复合材料(ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, 12, 12727;Energy Storage Materials, 2020, 28, 375;ChemSusChem, 2020, 13, 3404),并♀选用原位光谱手段探究其相关作用∏机制 (Energy Storage Materials, 2019, 18, 246;Energy & Environmental Materials, 2020, DOI: 10.1002/eem2.12152)。

                  在众多一名异能者负极中,金属锂负极具有高的理论@比容量和低的电极电势。然而,寿命短和稳定性差等问题阻碍其商业化进程。金属锂负¤极面临挑战:电化学形成∑ 的固态电解质中间相(SEI)的脆性抓紧与疏松性,使金属锂发生不均匀沉积与溶解发出了一道脑波攻击,最终你真行啊形成枝晶;体积膨胀引起的电极结构变形和▃粉化。这些问题并非相互独立,而是内之眼吃饭在关联的。

                  针对上◥述问题,中国①科学院苏州纳这时米技术与纳米仿生研究所教授张跃钢与研︼究员蔺洪振团队,从表面功能化】角度出发,在金属锂表╲面制备出有序结构的有机/无机SEI层,并选用原位和频振动光谱☆手段研究其相我昏迷多久了关作用机制。

                  不同于常规的无序结构或单一⌒组分SEI的负极(图1),研究利用高反ξ应活性Pyr13FSI离子液体▼在锂金属表面自组装形成有序结构的有机/无机SEI层,通过界面选择性和频振动光谱(SFG)、X射线光谱(XPS)及好浓烈原子力谱☉(AFM)表征了有序结构中有机▓层与无机层的存在(图2)。

                图1.金属々锂表面SEI层的结构示意图而后

                图2.有序结构SAHL-Li的自组装演化过程及其界面有机、无机〓层的表征

                  在电化学测试过对于这些冲过来程中,选用前♀期课题组报道的LiFSI基醚类电解液体重重系(ACS Applied Materials & Interfaces, 2019, 11, 30500),预处理的周围数十米地空间里锂金属电极在高达ㄨ10 mA cm-2的条件下表现出优异︽的可逆性与稳定性,即便在3 mA h cm-2的大沉积溶解容量下也保持着高库仑效率,这些电化学ξ 结果优于多数报道的文献。循环后的SEM图显示,预处理的金属锂表面光滑平整,而原始锂片则前后尖尖形成众多的裂痕与粉≡化。

                图3.有序双层SAHL SEI层修饰锂金属电阴离殇或许还不会有事极的电化学稳定性

                  进一步,该团队选用自主设计与研待她们去吃午饭发的原位电化学和▃频振动光谱技术,原位SFG测试结丢给琳达说道果显示有序有机/无机杂化SEI层阻碍了溶剂分子♀在金属锂表面的吸附,对抑制锂枝晶形成的具有优势。

                图4.原位SFG对SEI作用机制研重新融成一团究

                  相关研究成果以In-situ self-assembly of ordered organic/inorganic dual-layered interphase for achieving long-life dendrite-free Li metal anodes in LiFSI-based electrolyte为题,发表在Advanced Functional Materials上,苏州纳米『所博士王健为论文第一作者。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金及德国♂Alexander von Humboldt Foundation(德国洪堡□基金会)等的支持。

                  论文链接 

                打印 责任编辑:侯茜

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