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追踪锂金属负极的压力与形貌变化
1
作者
朱迎迎
王勇
+6 位作者
徐淼
吴勇民
汤卫平
朱地
何雨石
马紫峰
李林森
《物理化学学报》
SCIE
CAS
CSCD
北大核心
2023年第1期77-84,共8页
采用高载量氧化物正极(>4mAh·cm^(-2))和超薄锂金属负极(<50μm)可以构建高比能锂金属二次电池。然而,该类电池的循环寿命和安全性受到锂金属不可控沉积的严重制约。高比表面积的锂枝晶和锂“苔藓”导致了较低的库伦效率,前...
采用高载量氧化物正极(>4mAh·cm^(-2))和超薄锂金属负极(<50μm)可以构建高比能锂金属二次电池。然而,该类电池的循环寿命和安全性受到锂金属不可控沉积的严重制约。高比表面积的锂枝晶和锂“苔藓”导致了较低的库伦效率,前者有一定可能穿刺隔膜,造成电池内短路,是亟待解决的安全隐患。因此,提升锂金属二次电池的循环寿命和安全性的关键在于实现锂金属的致密沉积。文献中已有多种化学方法可达到这样的效果。由于锂金属较软,受力容易发生形变,对锂金属电池施加机械压力是另一种促进锂金属致密沉积和提高循环性能的方法。然而,机械压力、锂金属形态的演变、和循环性能之间的关系尚未被完全理解。本文报道了一种基于薄膜压力传感器的电池压力测量装置,可以实时跟踪纽扣型锂金属电池内部的压力变化,并且探究外加机械压力对电池循环性能的影响。研究发现,在纽扣电池和高比能的软包电池(5 Ah,>380 Wh·kg^(-1))中,一定程度的压力可以促进锂金属的致密沉积,改善电池循环性能;而过大的压力则会导致锂金属向负极内部沉积,造成负极变形和电池性能恶化。我们的研究结果凸显了压力控制对于锂金属沉积行为的重要作用,为进一步改善高比能锂金属电池的循环性能提供了指导。
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关键词
高比能锂金属电池
原位压力测量
锂
金属
负极
电化学沉积
压力控制
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职称材料
题名
追踪锂金属负极的压力与形貌变化
1
作者
朱迎迎
王勇
徐淼
吴勇民
汤卫平
朱地
何雨石
马紫峰
李林森
机构
上海交通大学化学化工学院
上海交通大学四川研究院
上海空间电源研究所
齐鲁工业大学
出处
《物理化学学报》
SCIE
CAS
CSCD
北大核心
2023年第1期77-84,共8页
基金
supported by the Natural Science Foundation of Shanghai the Science and Technology Commission Shanghai Municipality(19ZR1475100)
the Equipment Pre-research Fund(61407210207)
the Sichuan Science and Technology Program(2021JDRC0015)。
文摘
采用高载量氧化物正极(>4mAh·cm^(-2))和超薄锂金属负极(<50μm)可以构建高比能锂金属二次电池。然而,该类电池的循环寿命和安全性受到锂金属不可控沉积的严重制约。高比表面积的锂枝晶和锂“苔藓”导致了较低的库伦效率,前者有一定可能穿刺隔膜,造成电池内短路,是亟待解决的安全隐患。因此,提升锂金属二次电池的循环寿命和安全性的关键在于实现锂金属的致密沉积。文献中已有多种化学方法可达到这样的效果。由于锂金属较软,受力容易发生形变,对锂金属电池施加机械压力是另一种促进锂金属致密沉积和提高循环性能的方法。然而,机械压力、锂金属形态的演变、和循环性能之间的关系尚未被完全理解。本文报道了一种基于薄膜压力传感器的电池压力测量装置,可以实时跟踪纽扣型锂金属电池内部的压力变化,并且探究外加机械压力对电池循环性能的影响。研究发现,在纽扣电池和高比能的软包电池(5 Ah,>380 Wh·kg^(-1))中,一定程度的压力可以促进锂金属的致密沉积,改善电池循环性能;而过大的压力则会导致锂金属向负极内部沉积,造成负极变形和电池性能恶化。我们的研究结果凸显了压力控制对于锂金属沉积行为的重要作用,为进一步改善高比能锂金属电池的循环性能提供了指导。
关键词
高比能锂金属电池
原位压力测量
锂
金属
负极
电化学沉积
压力控制
Keywords
High energy-density battery
In situ pressure measurement
Lithium metal anode
Electrodeposition
Pressure control
分类号
O646 [理学—物理化学]
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职称材料
题名
作者
出处
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被引量
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1
追踪锂金属负极的压力与形貌变化
朱迎迎
王勇
徐淼
吴勇民
汤卫平
朱地
何雨石
马紫峰
李林森
《物理化学学报》
SCIE
CAS
CSCD
北大核心
2023
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