可充电电池正在加速从化石燃料到可再生能源的过渡。考虑到所需的大量电池材料,材料和流程中的可持续性是最重要的。在各种下一代电池化学中,锂离子蝙蝠(ALIBS)在本质上是安全的,即使是在高功率密度下,也可以在基于非水溶液的锂离子细胞的现有生产过程中实施。例如,正如Li等人首先提出的,[1] ALIBS是含有有机溶剂的常规电池的可持续替代品,因为水性电力是环保的,不可易受的,并且不可易受的。虽然需要认真解决锂开采的道德问题和环境影响,但水溶液的离子电导率较高,可以为Alibs提供更具吸引力的快速充电能力。然而,水的狭窄电化学稳定性窗口(ESW)为1.23 V极大地阻碍了其水力电解,导致水电解会导致氢进化反应(HER)和氧气
图 2. 在锂/聚合物电解质/阴极电池格式中减少阳极处过量锂的影响。 (A、C) 凝胶聚合物电解质和干 PEO+LiTFSi 电解质的充电/放电电压曲线,分别具有厚(~600 µm)锂阳极。 (B、D) 凝胶聚合物电解质和干 PEO+LiTFSi 电解质的充电/放电电压曲线,分别具有薄(~13 µm 厚)锂阳极。 阴极是 NMC811,含炭黑,PEO+LiTFSi 作为粘合剂和阴极电解液。 使用的电流密度为 C/20(C 速率基于 NMC811 的 200 mAh/g 容量计算,直至 4.3 V vs. Li/Li + )。 电压限制为 3.0 - 4.3 V。 所有循环均在 70 °C 下进行。 (E) 放电容量,标准化为第一次循环的放电容量,作为循环数的函数。注意:厚 Li|Gel PE|NMC811 电池随后短路,因此仅显示五个数据点(如 a 所示)。
一种非常有前途的原子薄半体导管的材料类是过渡金属二分法元素(TMDC)。该材料类在MX 2(M¼TransitionsMetal;x¼s,se,te)层中具有较强的共价键结晶,但相对较弱,但相对较弱,可以切断大量晶体的单层。由单层制造的设备可以描述为仅接口的设备,并且已经显示了TMDC作为气体传感器的应用。[14]为了能够在高性能的FET应用中使用TMDC,过度出现的主要挑战是这些单层的缺陷控制。[15]两种主要类型的缺陷是晶界,金属或金属葡萄染色体空位。既会降低材料的电性能,但是空缺也为使单层官能化的额外途径开辟了一条额外的途径,可以在传感器应用中进行优势。[16 - 20]最近,已经显示了使用去离子化(DI)水的基于MOS 2的FET装置的运行;但是,使用MOS 2多层。[21,22]这些结果构成了在
摘要 锂离子电池以其便携性、高能量密度、可重复使用等特点在当今世界被广泛使用。在极端条件下,锂离子电池容易发生泄漏、燃烧甚至爆炸,因此提高锂离子电池的安全性成为人们关注的焦点。研究者认为使用固体电解质替代液体电解质可以解决锂电池的安全问题,而固体聚合物电解质由于价格低廉、加工性好、安全性高而受到越来越多的关注。然而,聚合物电解质在极端条件下也容易分解、燃烧。另外,由于锂金属负极表面电荷分布不均匀,会不断形成锂枝晶,锂枝晶引起的短路会造成电池热失控,因此聚合物固态电池的安全性仍然是一个挑战。本文总结了电池的热失控机理,介绍了电池滥用测试标准,并综述了近年来在高安全性聚合物电解质方面的研究以及聚合物电池锂负极问题的解决策略。最后对安全的聚合物固态锂电池的发展方向进行了展望。
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
r m/tot,r a/tot,r h/tot rt e g能量带隙 + +组的振动范围 + +组的热量 + v f.u,v m,v m,v m,v a,v tot量的每个配方量,每个配方单位,移动离子离子,anion and atm
电化学能源储能技术由于近年来其低成本和高能量效率而引起了广泛的关注。在电化学储能技术中,由于丰富的钠资源,低价和与锂的类似特性的优势,钠离子电池被广泛关注。在钠离子电池的基本结构中,电解质确定电池的电化学窗口和电化学性能,控制电极/电解质界面的性能,并影响钠离子电池的安全性。有机液体电解质由于其低粘度,高介电常数以及与常见阴极和阳极的兼容性而被广泛使用。但是,存在一些问题,例如氧化潜力低,高光度性和安全性危害。因此,新型,低成本,高性能有机液体电解质的发展对于钠离子电池的商业应用至关重要。在本文中,已经引入了钠离子电池的有机液体电解质的基本要求和主要分类。已经突出了有机液体电解质的当前研究状态,包括与各种类型的电极的兼容性以及电解质材料的乘数性能和电极材料的循环性能。已经解释了界面纤维的组成,形成机制和调节策略。最后,将来指出了与材料,安全性和稳定的界面纤维形成的钠离子电池电解质的开发趋势。
通过开放式电池设计将阴极与空气连接起来的必要性与开发挑战有关。首先,锂金属与水反应剧烈,因此需要非水电解质。此外,需要通过透气但防水的膜和阳极侧的无水电解质来避免潮湿。因此,大多数研究都是在完全非水系统上进行的,其中有机电解质用于阳极和阴极侧。然而,有机电解质面临着自身的挑战。由于大多数气体扩散电极 (GDE) 针对水基电解质进行了优化,并使用聚四氟乙烯 (PTFE) 作为非润湿/疏水粘合剂,因此了解有机电解质如何与这些 GDE 相互作用是必要的。多孔系统内的非润湿区域对于提供存在气体、电解质和活性材料的多个三相接触点至关重要。液体用薄膜覆盖活性区域,确保离子传输到活性位点,而非润湿区域确保气体正确传输到活性区域。图 1 显示了 PTFE 附近的水基电解质膜的示意图,以及电流密度与电极表面液膜厚度之间的关系。在 PTFE 附近,仅形成一层薄液膜,阻碍了离子传输(橙色区域)。在电解质层较厚或孔隙被淹没的另一侧,氧气向活性侧的扩散受到长扩散路径的阻碍(黄色区域)。液体中氧气扩散缓慢会导致浓度过电位增加。在这两个区域之间,离子传输和氧气扩散长度之间的最佳平衡可产生最大电流密度(绿色区域)。如果使用具有优异润湿性能的电解质,则绿色区域中的三相区域会减少,多孔系统的电化学性能会降低。最终,完全淹没的电极(几乎所有活性位点都被液体覆盖)会导致性能不佳。[2] 此问题尤其会出现在表面张力低的有机液体中。[3] Wagner 等人研究了缓慢增加电解质渗透的影响。对于碱性燃料电池,他们观察到 PTFE 分解,因此多孔系统内部疏水区域会损失。这降低了三相边界的厚度,5000 小时后电化学性能损失 12-15%
作为全固态电池的核心,固态电解质由于其相对于传统液态电解质的优势而受到充分重视。1–3 各类固态电解质中,聚合物电解质 4–7 由于其优异的机械性能和分子改性而成为研究的重点。8 但其室温离子电导率较差,严重限制了固态锂电池(SSLB)的使用。目前,已采用多种方法来提高固态聚合物电解质的离子电导率,如引入活性填料和惰性填料 9。锂盐,例如 LiTFSI、g-LiAlO 2、10、11 和 LiN 3、12,通常用作活性填料,因为它们可以直接为聚合物体系提供 Li+。惰性填料如 TiO2(参考文献 13)、ZrO2 14 和 Al2O3(参考文献 15,16)可以通过降低聚合物结晶度或将聚合物链与 Li+偶联来提高体系的离子电导率。16,17
摘要:对两种不同类型的电解质(共溶剂和多盐)进行了测试,以用于高压 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 || Si/石墨全电池,并与含碳酸盐的标准 LiPF 6 电解质(基线)进行了比较。在电池的使用寿命内对阳极和阴极进行原位事后 XPS 分析表明,基线电解质的 SEI 和 CEI 不断增长。在共溶剂电解质中循环的电池表现出相对较厚且长期稳定的 CEI(在 LNMO 上),而确定在 Si/石墨上形成了缓慢增长的 SEI。多盐电解质提供更多富含无机物的 SEI/CEI,同时也形成了本研究中观察到的最薄的 SEI/CEI。在基线电解质电池中发现了串扰,其中在阴极上检测到 Si,在阳极上检测到 Mn。观察发现,多盐电解质和共溶剂电解质均能显著减少这种串扰,其中共溶剂最有效。此外,多盐电解质主要在使用寿命末期检测到铝腐蚀,其中阳极和阴极上均有铝。虽然共溶剂电解质在限制串扰方面提供了更优越的界面性能,但多盐电解质提供了最佳的整体性能,这表明界面厚度比串扰发挥了更好的作用。结合它们的电化学循环性能,结果表明多盐电解质为高压电池提供了更好的电极长期钝化。关键词:LNMO-Si/石墨电池、固体电解质界面、SEI、阴极电解质界面、CEI、表面分析、离子液体电解质