界⾯调控提⾼预锂化负极的(电)化学稳定性

作者: 王雪锋特聘研究员和王兆翔研究员

来源: 中科院物理所

发布日期: 2023-09-19 08:00:40

中国科学院物理研究所的研究团队通过冷冻电镜技术研究了锂电池内的界⾯反应和相结构,提出了一种通过功能性溶液处理化学预锂化电极片的方法,以提高预锂化材料/电极的化学和电化学稳定性,这对于预锂化技术和锂离子电池的发展和应用具有重要意义。

在循环过程中,由于存在界⾯反应和其它不可逆反应,不可避免地会发⽣活性锂损失,导致电池容量降低,循环寿命缩短。当使⽤具有更⾼能量密度的电极材料,如硅(Si)和锂⾦属时,这种现象会变得更加严重。因此,需要发展预锂化技术,在电池外部提前锂化活性材料,弥补循环过程中的锂损失。根据补充锂源的类型和反应机理不同,可以将预锂化⽅法分为添加剂补锂、电化学补锂、化学补锂和接触补锂。

然⽽,随着材料内部活性锂浓度的提⾼,预锂化材料/电极的反应活性增强,容易与空⽓和电解质发⽣副反应,导致活性材料变质,电化学性能恶化。因此,提⾼预锂化材料/电极的化学和电化学稳定性对于预锂化技术和锂离⼦电池的发展和应⽤具有⼗分重要的意义。

近期,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中⼼王雪锋特聘研究员和王兆翔研究员(共同通讯作者)等⼈通过冷冻电镜技术深⼊地研究了锂电池内复杂的界⾯反应和界⾯相结构。在此基础上,提出采⽤功能性溶液处理化学预锂化电极⽚,利⽤上述两者⾃发的化学反应形成⼈⼯界⾯保护层,其中通过改变功能性溶液的组分可以调控所制备的界⾯相结构和成分。

利⽤冷冻⾼分辨透射电⼦显微镜(cryo-HRTEM)、电⼦能量损失谱(EELS)和X射线光电⼦能谱(XPS)等多种分析⽅法表征了⼈⼯界⾯结构:⽆机纳⽶晶粒如LiF和Li2CO3较致密地镶嵌在⽆定形的有机成分中。这种界⾯层不仅提⾼了预锂化电极对空⽓的耐受性,⽽且增强了界⾯离⼦传输,改善了⽯墨负极的快充性能。

这些发现不仅为构建⼈⼯界⾯膜提供了⼀种简便、通⽤和可控的⽅法,⽽且可以启发⼀些先进电解液的使⽤和实际电池制造⼯艺的升级。

UUID: 6fd13793-cc65-4ef3-90f6-2819b056f6b9

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/中科院物理所公众号-pdf2txt/2023/中科院物理所_2023-09-19_界面调控提高预锂化负极的(电)化学稳定性进展.txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0041 元