【锂电池】复旦大学ACS Nano：稳定的全固态锂离子电池

金属氢化物由于其较高的理论比容量，被认为是用于全固态锂离子电池最有前途的负极材料之一。然而，它们的实际应用往往受到差的循环稳定性和缓慢动力学的严重影响。

近日， 复旦大学余学斌教授，夏广林 报道了一种有效的方法来制造具有原位构建的电子/离子双导电框架的金属氢化物基负极。

文章要点

1 ） 研究人员通过单相Nd ₄ Mg ₈₀ Ni ₈ 合金的简单氢化获得该氢化物，获得了原位形成由具有高锂离子和电子导电性的非活性Nd ₂ H ₅ 骨架均匀空间限制的MgH ₂ 和Mg ₂ NiH ₄ 。

2 ） 首先，合成的MgH ₂ 和Mg ₂ NiH ₄ 纳米晶可以为电子和锂离子提供较短的扩散路径，从而提高了金属氢化物的储锂反应速度。此外，非活性Nd ₂ H ₅ 在分子水平上的均匀分布可以作为一个坚固稳定的骨架，有效地缓解了这样限制的MgH ₂ 和Mg ₂ NiH ₄ 的大体积膨胀，防止了循环时的相分离，从而很好地保持了整个电极的结构完整性。

3 ） 理论计算和实验结果表明，Nd ₂ H ₅ 是一种电子导体，其锂离子扩散势垒远低于MgH ₂ 和Mg ₂ NiH ₄ ，因此它的均匀分布可以进一步促进电子和锂离子在MgH ₂ 和Mg ₂ NiH ₄ 中的转移。此外，Nd ₂ H ₅ 和Mg ₂ NiH ₄ 对有效削弱MgH ₂ 的Mg-H键起到了催化作用，可以动力学地促进MgH ₂ 的可逆充放电性能。

4 ） 结果表明，在2038 mAh g ⁻¹ 的大电流密度下，氢化的Nd ₄ Mg ₈₀ Ni ₈ 电极经100次循环后的可逆容量为997mAh g ⁻¹ ，初始库仑效率为92.2%。

参考文献

Panyu Gao, et al, Metal Hydrides with In Situ Built Electron/Ion Dual-Conductive Framework for Stable All-Solid-State Li-Ion Batteries, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c01038

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c01038

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