铁锗合金负极的限域封装及锂离子存储性能

锂离子电池商用负极石墨由于低的理论比容量(372 mA·h/g)无法满足日益增长的高能量密度需求。锗负极材料凭借更高的理论比容量(约为1600 mA·h/g)被认为是一种很有前途的材料。但锗基负极材料在充放电过程中存在巨大的体积变化,使得其电化学性能差。因此,设计并制备了一种独特的锗基复合材料,该材料的合成首先采用溶剂热法制备有机-无机杂化Ge-Fe-O_(x)/EDA纳米线,接着进行多巴胺包覆,随后通过高温焙烧在内部原位生成Fe Ge/FeGe_(2)合金相和表面形成碳包覆,从而制得了限域封装的Ge/FeGe/FeGe_(2)@C纳米线铁锗合金负极。这种独特的结构有效提升锗负极材料的导电性和抑制体积变化,因此复合材料展现出优异的倍率性能(当电流密度为5 A/g时,放电比容量为450 mA·h/g)和良好的长循环稳定性(在电流密度为1 A/g条件下循环400圈后,放电比容量为547 mA·h/g)。

锂离子电池LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)正极材料的硼元素掺杂改性调控

采用草酸盐共沉淀法结合后续热处理技术制备硼掺杂LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)正极材料。研究了不同硼源(B_(2)O_(3),H_(3)BO_(3)和Li BO_(2))掺杂对材料形貌、结构和电化学性能的影响。通过X射线衍射仪和Rietveld精修分析证明了硼(B)元素掺杂到材料晶格中。电化学性能研究表明:B_(2)O_(3)掺杂效果最佳,具有优异的倍率性能(5 C的放电比容量为145.1 m A·h/g)和长循环稳定性(1 C循环300圈容量保持率为84.5%),这归功于硼掺杂可有效减少表面残余锂化合物,提高了材料的结构稳定性,有效抑制了电压降和改善了极化现象,降低了电荷转移电阻,从而抑制了容量的衰减,实现了优异的电化学性能。

采用通用MOF衍生路线构建无枝晶锂金属负极用亲锂3D骨架

对高续航里程车型的追求使锂金属电池(LMBs)再次引起研究人员的关注.然而,锂金属负极在循环过程中会出现不可控的锂枝晶形成和无限大的体积变化,阻碍了其实际应用.为了解决这些棘手问题,本文采用一种金属有机框架(MOF)衍生路线,在不同的基底(如碳布和铜网)上通用地构建出亲锂三维骨架,以实现无枝晶锂金属负极.作为一个典型的例子.MOF衍生的ZnO/NC(氮掺杂碳)纳米片修饰的三维碳布(CC)被较好地构建为亲锂宿主,用于灌注熔融锂(标记为CC@ZnO/NC@Li).得益于亲锂的N官能团和LiZn合金,制备的CC@ZnO/NC@Li复合负极极大地促进了锂的均匀分布,使电极呈现为无枝晶形貌.同时,三维导电碳骨架可增强反应动力学并缓冲电极的体积变化.因此,CC@ZnO/NC@Li复合负极具有延长的循环寿命,可在5 mA cm^(-2)下以19 m V的低过电位稳定循环超过1000次.与LiFePO_(4)正极相匹配时,CC@ZnO/NC@Li复合负极在全电池系统中也表现出了优异的电化学性能.这种通用策略可为设计金属锂的多功能亲锂性三维宿主拓宽途径.