锂金属负极的可逆性与沉积形貌的关联

高能量密度二次电池的商业化将会推动便携式电子设备和电动车的飞速发展。锂金属电池因具有较高的理论能量密度而受到研究者的广泛关注。然而,锂金属负极较低的库仑效率(CE)和枝晶生长等问题,严重制约了锂金属电池的发展。库仑效率是衡量电池体系可逆性的关键参数之一,锂金属负极的库仑效率在不同电解液中存在较大的差异,本文以四种常见的电解液为例,包括1 mol·L^(-1)六氟磷酸锂-碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯电解液,1 mol·L^(-1)六氟磷酸锂-碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯+5%(w)氟代碳酸乙烯酯电解液,1 mol·L^(-1)双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂-乙二醇二甲醚/1,3二氧戊环+2%(w)硝酸锂电解液,以及4 mol·L^(-1)双氟磺酰亚胺锂-乙二醇二甲醚电解液,利用原子力显微镜研究了不同电解液体系中锂金属的生长行为,探讨了锂金属沉积形貌与其库仑效率之间的联系,为发展高效的锂金属负极提供了参考依据。

多价离子电池的研究现状与展望

近些年来,因金属镁、铝、钙、锌等储量丰富,成本低廉和高安全性,基于多价阳离子(如Al^(3+),Mg^(2+),Ca^(2+),Zn^(2+)等)的可充电电池受到了广泛关注。本工作总结了国内外研究团队在多价离子电池研究方面取得的成果和突破性进展,发现目前多价离子电池研究体系中关于铝离子和镁离子电池的相关研究工作较多,主要侧重于正负极材料的开发以及电解液组分的优化。然而,在多价离子电池体系的快速发展中,我们发现仍然存在一些棘手的问题有待解决,比如正极材料的结构不稳定,较慢的离子迁移速率,负极的钝化及枝晶问题,以及电解液的腐蚀性等。最后就目前多价离子电池体系未来的发展方向进行了展望,即在以后的研究中寻找高能量密度的多价离子电池模型是主要的研究方向,其中可以在正负极材料的结构修饰和性能改进、电解液优化及多组分的匹配等方面进行探究和尝试,以此来获得高性能的多价离子电池。