摘要:几种高级电解质(主要是基于乙醚的)在高能密度锂金属电池中表现出了有希望的电化学性能。这项工作评估了其在滥用条件下的热稳定性,以阐明其安全限制与通常在锂离子电池中使用的碳酸盐电解质相比。与LINI 0.8 MN 0.1 CO 0.1 O 2阴极和超高电压(≤4.8V)和温度(≤300°C)的LI-Metal阳极一起评估电解质稳定性。通过等温微量钙化和差异扫描量热法监测热量释放的发作和程度。大多数基于醚的电解质显示出对碳酸盐电解质的热弹性提高。虽然极端电压严重破坏了基于以太的电解质的稳定,但基于磷酸盐的局部高浓度电解质在碳酸盐电解质上表现出改善的稳定性,即使在60°C下,在第一个电荷过程中的热分析也可能不足以使稳定的稳定性稳定地识别出较长期的电解质,但这些电解质的长期稳定性不足,但这些均可及时的稳定性。电解质设计。t
高能密度锂金属电池是首选的下一代电池系统,并用聚合物固态电解质代替易燃液体电解质是实现高安全性和高特异性设备的重要性。不幸的是,电极/电解质和Li树突生长之间的固体 - 固体接触较差的固有的棘手问题阻碍了其实际应用。The in-situ solidification has demonstrated a variety of advantages in the application of polymer electrolytes and artificial interphase, including the design of integrated polymer electrolytes and asymmetric polymer electrolytes to enhance the compatibility of solid–solid contact and compatibility between various electrolytes, and the construction of artificial interphase between the Li anode and cathode to suppress the formation of Li dendrites and to增强聚合物电解质的高压稳定性。本综述首先阐述了固态电池的原位固化历史,然后专注于固化电解质的合成方法。此外,总结了聚合物电解质的设计和人工之间的构建,原地固化技术的最新进展也得到了总结,并且强调了原位固化技术在增强安全性方面的重要性。最后,设想了前景,新兴挑战和实用固化的实际应用。
Ning,Z。等。 (2023)锂金属固态电池中的树突启动和繁殖。 自然,618(7964),pp。 287-293。 (doi:10.1038/s41586-023-05970-4)这是作者的作者版本。 此版本和已发布的版本之间可能存在差异。 如果您想引用:https://doi.org/10.10.1038/s41586-023-05970-4 https://eprints.glaints.gla.ac.ac.ac.uk/300244/Ning,Z。等。(2023)锂金属固态电池中的树突启动和繁殖。自然,618(7964),pp。287-293。(doi:10.1038/s41586-023-05970-4)这是作者的作者版本。此版本和已发布的版本之间可能存在差异。如果您想引用:https://doi.org/10.10.1038/s41586-023-05970-4 https://eprints.glaints.gla.ac.ac.ac.uk/300244/
来源:https://www.aeroreport.de/en/artikel/ werkstoffentwicklung-fuer-die-luftfahrt 航空部件应用示例
近年来,研究界的高理论能力(3860 mA H G 1),其低氧化还原电位为3.04 V. 3,4,锂金属在基于锂金属的电池(LMB)的阳极材料(例如锂 - air – air(li – air)和lithium – lithium-sulfur(lithium)和lith-ssul(lithium – ssulfur(lithium – ssul),锂金属起着必不可少的作用。5,6尽管有前途的方面,但由于骑自行车期间锂的可逆性差而导致Li Metal作为阳极的实施引起了许多挑战。,李树突的寄生生长可能导致安全问题和腐蚀,从而导致性能丧失。7 li金属阳极也遭受无限体积波动和不稳定的固体电解质相(SEI)的形成。关于无限的体积变化,阳极承受着巨大的内部压力,促使Li Dendrites从阳极中脱离并致力于“ Dead Li Li”。3此外,LI的高度还原性使电解质在阳极表面上分解形成不稳定且脆弱的SEI,该SEI易受树突和体积波动的综合作用而崩溃。8因此,已经考虑了巨大的努力来实现Li金属作为阳极的实际使用,包括(i)用原位或原位衍生的SEI层保护Li Metal,9-11(ii)实施固态电解质(SSES),12,13
图 2. 锂枝晶生长的机制。(a)扩散控制机制示意图和指示锂枝晶生长开始的 Sand 时间。经许可转载。[24] 版权所有 1999,Elsevier。(b)电沉积过程中锂生长的实验和理论解释。经许可转载。[29] 版权所有 2016,英国皇家化学学会。(c)迄今为止观察到的三种不同的锂沉积模式。经许可转载。[38] 版权所有 2017,Elsevier。(d)成核和生长初始阶段的锂电镀行为方式。经许可转载。[40] 版权所有 2013,IOP Publishing。(e)在带有 2 μm 宽金条图案的 Cu 基底上锂电镀的 SEM 图像。经许可转载。[42] 版权所有 2016,Springer Nature。 (f)LiF 和 Li 2 CO 3 两种常见 SEI 成分的表面能理论计算结果。经许可转载。[45] 版权所有 2021,美国化学学会。
ZN、GL 和 DLRM 为研究的各个方面做出了贡献。ZN、DLRM、DSJ、SDP、GOH 和 AB 进行了原位同步加速器 XCT。ZN 和 DLRM 进行了电解质盘的制备和电池组装。ZN、DLRM、CG 和 XG 进行了在线质谱分析。ZN、DLRM、BH、BL 和 JB 进行了等离子体 FIB 成像。DLRM 和 JB 使用 SIMS 进行了等离子体 FIB 成像。ZN、DLRM、JP、JL 和 DEJA 进行了微悬臂和机械测试的准备。GL、YC 和 CWM 进行了建模。ZN、GL、DLRM、DSJ、RIT、PSG、DEJA、TJM、CWM 和 PGB 讨论了数据。所有作者都对数据的解释做出了贡献。ZN、DLRM、GL、CWM 和 PGB 撰写了
在锂负极上形成疏锂无机固体电解质界面 (SEI) 并在正极上形成正极电解质界面 (CEI) 对高压锂金属电池是有益的。然而,在大多数液体电解质中,有机溶剂的分解不可避免地会在 SEI 和 CEI 中形成有机成分。此外,有机溶剂由于其高挥发性和易燃性,通常会带来很大的安全风险。本文报道了一种基于低熔点碱性全氟磺酰亚胺盐的无有机溶剂共晶电解质。锂负极表面的独特阴离子还原产生了一种无机的、富含 LiF 的 SEI 膜,该膜具有很强的抑制锂枝晶的能力,这一点可以从 0.5 mA cm −2 和 1.0 mAh cm −2 时 99.4% 的高锂电镀/剥离 CE 以及 80°C 下全 LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 (2.0 mAh cm −2 ) || Li (20 μ m) 电池的 200 次循环寿命看出。所提出的共晶电解质有望用于超安全和高能锂金属电池。
lmb具有锂金属作为阳极的LMB有望达到高达500 WH kg-1的高能密度。但是,商用电解质系统与锂金属和电解质之间的反应性高的锂阳极不兼容。此外,高波动性,强烈的易燃性和较差的热稳定性对LMB构成了安全威胁。因此,电解质系统在确保LMB的电化学性能和安全性方面起着至关重要的作用。开发具有较高界面稳定性的内在安全电解质系统最近是LMB的研究热点。非易易易受电解质系统,例如固态电解质,(局部)高浓度电解质,离子液体(IL)电解质(IL)电解质和共晶电解质,以提高LMB的安全性和可靠性[1]。
Figure S3) SEM image of graphite based on varying active material to super P to binder ratios and lithium metal half-cell cycling performance comparison of substrates with varying active material content .............................................................................................................. 15