首页 > 行业资讯 > 科廷大学邵宗平教授课题组《ACS AMI》:构筑离子-电子双传导相实现固态锂电池负极高倍率、高稳定性锂剥离/沉积

科廷大学邵宗平教授课题组《ACS AMI》:构筑离子-电子双传导相实现固态锂电池负极高倍率、高稳定性锂剥离/沉积

时间:2022-08-22 来源: 浏览:

科廷大学邵宗平教授课题组《ACS AMI》:构筑离子-电子双传导相实现固态锂电池负极高倍率、高稳定性锂剥离/沉积

原创 化学与材料科学 化学与材料科学
化学与材料科学

Chem-MSE

聚集海内外化学化工、材料科学与工程、生物医学工程领域最新科学前沿动态,与相关机构共同合作,发布实用科研成果,结合政策、资本、商业模式、市场和需求、价值评估等诸要素,构建其科技产业化协同创新平台,服务国家管理机构、科研工作者、企业决策层。

收录于合集
#固态电池 12
#锂电池 1
#电子传导 1
#离子传导 1
#复合负极 1

点击蓝字关注我们

固态(金属)锂电池是目前新型电化学储能技术的研究热点之一。降低含锂负极锂剥离/沉积过电位是提高固态锂电池功率密度及能量密度的一个重要手段。此前,改善负极与固态电解质的界面接触、降低界面阻抗是最常用的策略。在含锂负极中构筑离子传导相或电子传导相能进一步降低界面阻抗并提高界面的电化学稳定性。然而,在此前的相关工作中,构筑离子或电子传导相及后续的金属锂负载通常涉及复杂的制备过程。
该研究报道了一种用于固态锂电池的含有离子传导相及电子传导相的复合电极。这种复合电极通过熔融金属锂和普鲁士蓝在3 00 °C下反应后得到。反应产物中的Li 3 N   具有良好的离子传导特性,其他反应产物(如金属铁、Fe 3 C及无定型碳)则具有良好的电子传导特性。这些反应产物构成了分散良好的离子传导相和电子传导相( 图1 )。电化学测试结果表明,离子-电子双传导相的引入使含锂对称电池在不同的电流密度下(最高达3   mA   cm -2 )的锂剥离/沉积过电位有效降低,并显示出长达3 000 小时的稳定锂剥离/沉积循环( 图1 )。此外,以此复合负极及LiFePO 4 为正极组成的固态全电池也显示出可观的性能。
 

图1 .   含锂复合负极离子-电子传导相组分及功能示意及对称电池锂剥离/沉积过电位及稳定性测试结果。
该研究提及的离子-电子双传导相具有(1)在电化学循环过程中对金属锂电化学稳定和(2)不随电化学过程的进行而被消耗的特点。该研究证实了在金属锂负极中引入具有这些特性的离子-电子双传导相的重要性。此外,该研究报道的复合电极制备过程简单,有望对用于不同(液态、固态)电解质体系的新型含(金属)锂复合负极的开发提供借鉴与启发。
该研究成果以题为“ Ionically and Electronically Conductive Phases in a Composite Anode for High-Rate and Stable Lithium Stripping and Plating for Solid-State Lithium Batteries ”在《 ACS Applied Materials & Interfaces 》上发表。该研究论文第一作者为科廷大学钟逸骏博士,邵宗平教授为该论文的通讯作者。

原文链接

Zhong, Y.; Cao, C.; Tadé, M. O.; Shao, Z., Ionically and Electronically Conductive Phases in a Composite Anode for High-Rate and Stable Lithium Stripping and Plating for Solid-State Lithium Batteries. ACS Appl. Mater. Interfaces 2022. DOI:   10.1021/acsami.2c09801.

https://doi.org/10.1021/acsami.2c09801

作者团队近年部分相关工作

向上滑动阅览

1. Cao, C.; Zhong, Y.; Chandula Wasalathilake, K.; Tadé, M. O.; Xu, X.; Rabiee, H.; Roknuzzaman, M.; Rahman, R.; Shao, Z., A Low Resistance and Stable Lithium-Garnet Electrolyte Interface Enabled by a Multifunctional Anode Additive for Solid-State Lithium Batteries. J. Mater. Chem. A 2022, 10, 2519−2527.

2. Liu, B.; Du, M.; Chen, B.; Zhong, Y.; Zhou, J.; Ye, F.; Liao, K.; Zhou, W.; Cao, C.; Cai, R.; Shao, Z., A Simple Strategy that May Effectively Tackle the Anode-Electrolyte Interface Issues in Solid-State Lithium Metal Batteries. Chem. Eng. J. 2022, 427, 131001.

3. Du, M.; Sun, Y.; Liu, B.; Chen, B.; Liao, K.; Ran, R.; Cai, R.; Zhou, W.; Shao, Z., Smart Construction of an Intimate Lithium | Garnet Interface for All-Solid-State Batteries by Tuning the Tension of Molten Lithium. Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2101556.

4. Du, M.; Liao, K.; Lu, Q.; Shao, Z., Recent Advances in the Interface Engineering of Solid-State Li-Ion Batteries with Artificial Buffer Layers: Challenges, Materials, Construction, and Characterization. Energy Environ. Sci. 2019, 12 (6), 1780-1804.

5. Li, R.; Liao, K.; Zhou, W.; Li, X.; Meng, D.; Cai, R.; Shao, Z., Realizing Fourfold Enhancement in Conductivity of Perovskite Li 0.33 La 0.557 TiO 3  Electrolyte Membrane via a Sr and Ta Co-Doping Strategy. J. Membr. Sci. 2019, 582, 194−202.

6. Li, X.; Li, R.; Chu, S.; Liao, K.; Cai, R.; Zhou, W.; Shao, Z., Rational  D esign of Strontium Antimony Co-Doped Li 7 La 3 Zr 2 O 12  Electrolyte Membrane for Solid-State Lithium Batteries. J. Alloys Compd. 2019, 794, 347−357.

相关进展

科廷大学蒋三平教授、邵宗平教授与广西大学田植群教授《Small》:通过N配位环境控制提高氮掺杂碳负载单原子催化剂的电催化活性

燕大黄建宇教授课题组、桂林电科院朱凌云教授 AFM:碳包覆提高Sb2S3正极在全固态锂电池中的容量和倍率性能

中科院物理所吴凡、李泓团队《Adv. Mater.》:原位生成富Li3PS4相SEI层实现长寿命锂金属硫化物基全固态电池

化学与材料科学原创文章。欢迎个人转发和分享,刊物或媒体如需转载,请联系邮箱:chen@chemshow.cn

扫二维码|关注我们

微信号 : Chem-MSE

诚邀投稿

欢迎专家学者提供化学化工、材料科学与工程产学研方面的稿件至chen@chemshow.cn,并请注明详细联系信息。化学与材料科学®会及时选用推送。

版权:如无特殊注明,文章转载自网络,侵权请联系cnmhg168#163.com删除!文件均为网友上传,仅供研究和学习使用,务必24小时内删除。
相关推荐