| 阿肯色大學(xué)開發(fā)新型含鋰聚合物材料 提高鋰金屬負(fù)極性能 |
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據(jù)外媒報(bào)道，阿肯色大學(xué)（At the University of Arkansas）的研究人員開發(fā)了一種創(chuàng)新含鋰交聯(lián)聚合物材料。這種新材料名為LiGL（GL=丙三醇），有助于解決商用鋰金屬負(fù)極存在的兩個(gè)問題。
這種LiGL聚合物薄膜性能優(yōu)異，能夠有效保護(hù)鋰金屬負(fù)極免受形成SEI和枝晶生長的影響，使鋰電極長期保持穩(wěn)定的循環(huán)性能。
目前已有一系列技術(shù)方法可以緩解鋰負(fù)極所面臨的問題，如三維鋰載體框架、固態(tài)電解質(zhì)、電解質(zhì)添加劑和表面涂層。阿肯色大學(xué)的教授Xiangbo Meng表示：“在這些方法中，表面涂層仍是一種簡(jiǎn)便有效的途徑。作為最近出現(xiàn)的新研究方向，通過分子層沉積（MLD）精確合成的聚合物薄膜，比無機(jī)薄膜具有更好的柔韌性，有助于提供更好的保護(hù)效果，改良鋰金屬負(fù)極的性能。”
該研究團(tuán)隊(duì)提出了三種鋰酮（lithicones）的MLD工藝，并研究此類聚合物薄膜涂層的保護(hù)作用。研究人員嘗試，通過減少形成SEI和鋰電極上的鋰枝晶，提供長期穩(wěn)定的循環(huán)性。在這項(xiàng)工作中，研究人員首次開發(fā)了一種新型的含鋰交聯(lián)聚合物材料，這種鋰酮（lithicone）對(duì)鋰金屬負(fù)極能起到優(yōu)異的保護(hù)效果。研究人員發(fā)現(xiàn)，LiGL鋰酮可以作為一種特殊的聚合物保護(hù)膜，覆蓋在鋰金屬負(fù)極上。
研究人員認(rèn)為，這種LiGL MLD表現(xiàn)出~2.7 nm/cycle的平均生長速度（growth per cycle，GPC），并對(duì)Li電極表現(xiàn)出顯著的保護(hù)作用，即有效抑制鋰枝晶，并防止形成SEI。計(jì)算模擬和實(shí)驗(yàn)表明，MLD LiGL薄膜具有離子導(dǎo)電性和電絕緣性。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，涂覆LiGL鋰酮的鋰電極具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。在電流密度為5 mA/cm2，面積容量為1mAh/cm2的條件下，Li/Li對(duì)稱電芯中的鋰剝離或電鍍循環(huán)次數(shù)可達(dá)到13600次以上，同時(shí)不出現(xiàn)故障。
目前，更新結(jié)果顯示，無故障循環(huán)能力已增長至20000多次鋰剝離/電鍍循環(huán)（超過1萬小時(shí)或一年以上）。據(jù)了解，這是迄今報(bào)道過的最好的循環(huán)性能。因此，MLD LiGL技術(shù)為解決鋰負(fù)極問題鋪設(shè)了技術(shù)途徑。
LiGL涂層的機(jī)械性能和導(dǎo)電性，是其對(duì)鋰金屬電極起到良好保護(hù)作用的基礎(chǔ)。這種新型LiGL為鋰負(fù)極存在的問題提供了簡(jiǎn)便而有效的解決方案，并有望為開發(fā)鋰金屬電池鋪設(shè)一條技術(shù)上可行的道路。[1] |
| 關(guān)鍵詞： 鋰 |
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