金属铋纳米颗粒原位修饰碳纳米管促进锂均匀沉积

锂金属具有高理论比容量和低电化学电位,是发展高能量密度电池最有吸引力的负极材料之一。然而,锂金属负极在反复的沉积/剥离过程中,不可避免地会出现不规则的锂枝晶生长,这将严重影响锂金属电池的循环寿命和使用安全性。本研究发展了一种简单温和的策略,在碳纳米管上原位修饰铋纳米颗粒,并涂覆在商业铜箔表面用作锂金属负极的集流体。研究表明,原位修饰的铋纳米颗粒可显著促进锂均匀沉积,抑制锂枝晶生长,从而提高锂金属电池的电化学性能。在电流密度为1 mA·cm^(-2)的条件下,基于Bi@CNT/Cu集流体的锂铜电池循环300圈后库仑效率可稳定在98%。基于Li@Bi@CNT/Cu负极的对称电池可稳定循环1000 h。基于Bi@CNT/Cu集流体的磷酸铁锂(LFP)全电池也获得了优异的电化学性能,在1C(170m A·g^(-1))倍率下可稳定循环700圈。本研究为抑制锂金属负极枝晶生长提供了新的思路。

Ni/Ni_(2)P异质结/多孔碳修饰隔膜用于加速多硫化物催化转化

锂硫电池固有的缓慢转化动力学和严重的穿梭效应导致其可逆容量和循环寿命差,严重阻碍了其实际应用.为了解决这些问题,我们设计并构建了一种Ni/Ni_(2)P异质结嵌入介孔碳纳米球的复合材料(Ni/Ni_(2)P-MCN),将其用于锂硫电池隔膜改性以促进多硫化物的催化转化.研究发现,Ni/Ni_(2)P-MCN改性隔膜可以通过丰富的异质结化学吸附位点吸附多硫化物、抑制穿梭效应,而且对多硫化物的转化具有优异的催化活性.此外,具有暴露介孔结构的导电碳球可以作为物理屏障,容纳沉积的不溶性Li_(2)S.因此,使用Ni/Ni_(2)P-MCN改性隔膜的电池显示出优异的倍率性能(5 C下431 mA h g^(-1))和循环稳定性(1500次循环下平均容量衰减约0.031%).在4.2 mg cm^(-2)的高载硫下,输出面积比容量约3.5 mA h cm^(-2).我们认为,这种独特的Ni/Ni_(2)P异质结/多孔碳复合材料在高性能、可持续储能器件中具备巨大的应用潜力.