​哈工大EES:Li+通量均化隔膜助力长循环锂金属阳极

MS杨站长 2024-09-09 20:58:57

由聚烯烃或聚偏氟乙烯制成的隔膜孔隙排列不均匀,电解液亲和性差,这会导致Li+通量紊乱,沉积层凹凸不平,从而引发锂盐的持续消耗和锂金属电池(LMBs)的过早失效。虽然调整孔隙结构或改变这些隔膜的表面是有效的,但却占用空间,在经济或工业上并不可行。

图1 机理示意图和MD模拟

哈尔滨工业大学何伟东等首次将抗静电剂SN(SN),即十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐,与PVDF-HFP基体结合,通过可行的方法制备出适用于LMB的均相复合隔膜(PVDF-HFP/SN)。研究显示,SN的铵头提供了大量阴离子友好位点,可吸收电解液中的PF6-。这就形成了SN-PF6-的亲锂基质,使Li+在SN-PF6---Li+结构中均匀分布和沉积,并进一步减少了锂盐的消耗,确保锂阳极无枝晶形成。

图2 Li沉积过程的原位观察和Li||Li对称电池的循环稳定性

得益于上述优势,Li||PVDF-HFP/SN||Li对称电池实现了1000小时最低过电位的卓越稳定性。此外,Li||PVDF-HFP/SN||LiFePO4电池还具有持久的循环寿命,在1 C(1 C = 170 mA g-1)条件下可持续循环800次,容量保持率达96.9%;在2 C条件下可持续循环1000次,容量保持率达93.4%。

图3 Li||PVDF-HFP/SN||LiFePO4电池性能

A Li+-flux-homogenizing separator for long-cycle Li metal anodes. Energy & Environmental Science 2024.

0 阅读:0

MS杨站长

简介:德国马普所科研民工,13年材料理论计算模拟经验!