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        用于高容量鋰電池的石墨金屬鋰混合負極
        - 2020-04-01-

            石墨因為具備較高的可靠性和較低的成本費,高容量鋰電池一直是最常見的商業服務負極材料,可是其比較有限的儲鋰容積(372mAh/g)愈來愈不可以考慮電力能源儲存的規定。以往十年,大家科學研究了一系列的高容負極材料以取代石墨,例如硅和金屬鋰,金屬鋰因為具備最少的電勢差和最大的比容積(3860mAh/g)而被覺得是充電高容量鋰電池中的“圣杯”。因為金屬鋰的沉積全過程不是可控性的,在沉積全過程中會持續耗費電解液,不斷轉化成高特性阻抗的固態電解質膜,另外持續轉化成鋰枝晶,導致光電催化特性的持續惡變和產生比較嚴重的安全隱患。雖然采用了許多對策操縱金屬鋰的沉積,例如生成新的電解液、電解液防腐劑、三維構造的集流體力學和高聚物電解質溶液等,可是到迄今為止,這種方式只是滯留在試驗室環節,并沒有獲得產品化的運用。

            在這里,學術研究們明確提出選用石墨金屬鋰混和負極材料,操縱金屬鋰的光電催化沉積,阻攔其與電解液的觸碰,以提升其循環系統可靠性的方式。針對常見的二維石墨負極材料,因為石墨端面的光電催化特異性高過基準面,因而,金屬鋰的沉積也一般 產生端面,鋰最先在端面形核,以后持續生長發育成枝晶,二維石墨負級的端面與電解液具備很大的觸碰總面積,持續生長發育的鋰枝晶也曝露在電解液中,導致了比較嚴重不良反應的產生,進而減少了光電催化特性。學術研究因此選用了具備獨特構造的人工合成石墨做為寄主原材料,這類石墨具備三維構造,內部由較小的二維石墨構成,另外具備很大的間隙,而且,這類石墨的表層關鍵由基準面構成,因而,金屬鋰的沉積優先選擇產生在原材料內部,進而防止了與電解液的直接接觸,減少了不良反應的產生。

           


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