【摘 要】
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锂金属具有高比容量(3860 mA·h/g)和低电化学电位(?3.04 V vs.SHE),是一种极具潜力的新型电池负极材料.然而,锂金属电化学稳定性差,导致电池循环寿命受限,容易产生枝晶,造成电池短路,引发安全风险,而其对空气及环境的高度敏感性也极大增加了电池制作的难度与成本,限制了其应用推广.改善锂金属负极的界面稳定性被认为是提升锂金属电池性能的重要途径.本文通过简单直接的热压法在锂金属负极表面构筑了聚偏氟乙烯(PVDF)基双功能保护层,使锂金属的空气稳定性提升至约120 min,并延长了锂金属对称电
【机 构】
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华中科技大学材料科学与工程学院,材料成形与模具技术国家重点实验室,武汉430074;深圳市安博瑞新材料科技有限公司,深圳518122
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锂金属具有高比容量(3860 mA·h/g)和低电化学电位(?3.04 V vs.SHE),是一种极具潜力的新型电池负极材料.然而,锂金属电化学稳定性差,导致电池循环寿命受限,容易产生枝晶,造成电池短路,引发安全风险,而其对空气及环境的高度敏感性也极大增加了电池制作的难度与成本,限制了其应用推广.改善锂金属负极的界面稳定性被认为是提升锂金属电池性能的重要途径.本文通过简单直接的热压法在锂金属负极表面构筑了聚偏氟乙烯(PVDF)基双功能保护层,使锂金属的空气稳定性提升至约120 min,并延长了锂金属对称电池的循环寿命至约1200 h;再通过在PVDF保护层内引入亲锂的SnO2粒子,形成的无机有机复合保护层可以通过原位合金化反应提供锂沉积的形核位点,在保持良好循环稳定性的基础上进一步降低成锂沉积的过电位,极化过电位从0.016 V降低到0.007 V.含有该保护层的全电池展现出约200次的长循环寿命与90％以上的高容量保持率,在3C高倍率下放电比容量仍达127 mA·h/g.提出的双功能电极界面保护层策略能有效提升锂金属负极空气稳定性和电化学性能.
其他文献
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通过热引发的方法制备了聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)水凝胶,对PNIPAM水凝胶进行真空冷冻干燥与溶剂置换后得到PNIPAM离子液体凝胶.通过扫描电镜(SEM)及温敏平衡体积溶胀实验分别表征了PNIPAM凝胶的微观结构和PNIPAM凝胶在真空干燥前后的离子液体中体积相变行为.SEM结果表明,真空冷冻干燥后的PNIPAM凝胶具有大量微米级网络结构;温敏平衡体积溶胀实验表明,相同温度下PNIPAM离子液体凝胶的平衡体积随着离子液体阳离子上取代烷基的增长而增大,与真空干燥后的离子液体中的体积相变行为相
为了解决聚己内酯(PCL)在骨修复领域存在的力学性能不足、降解时间过长、表面疏水和骨诱导性不足的问题,文中通过在PCL基底内引入镁(Mg)粉末颗粒,采用溶液共混的方式,制备了Mg/PCL复合材料.采用熔融挤出增材制造技术制造了用于骨修复的多孔支架.设计了体外降解实验,从降解液的pH可以看出,Mg/PCL的pH升高,纯PCL的pH降低,说明复合材料降解产生了碱性物质;从结晶度和压缩强度测试结果可以看出,Mg颗粒的加入降低了纯PCL的结晶度和压缩强度;通过观察多孔支架的微观形貌,可以看到Mg/PCL多孔支架表
为了深入了解孔径和氧化程度对介电性能的影响,通过分子动力学模拟的方法,探究了水在不同孔径和氧化程度的双层石墨烯纳米通道中的介电行为.实验结果表明,在较窄的通道环境中,水分子会表现出更强的有序取向,受限水的介电常数随纳米通道空间的减小而减小.随着氧化程度的增加,较宽的层间距对介电常数的影响大于较窄的纳米通道.对于最宽的通道(d=1.2 nm),石墨烯双分子层内水的介电常数随氧化程度的增加而降低,而对于相对较窄的通道(d=0.6,0.9 nm),介电行为呈现出非单调的趋势.为了理解其背后的物理原因,分别计算了
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