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阿肯色大學開發新型含鋰聚合物材料 提高鋰金屬負極性能
http://www.liggy4ever.com 時間:2021/12/11 9:57:29 來源:長江有色網 點擊次數:2727
  據外媒報道,阿肯色大學(At the University of Arkansas)的研究人員開發了一種創新含鋰交聯聚合物材料。這種新材料名為LiGL(GL=丙三醇),有助于解決商用鋰金屬負極存在的兩個問題。
  這種LiGL聚合物薄膜性能優異,能夠有效保護鋰金屬負極免受形成SEI和枝晶生長的影響,使鋰電極長期保持穩定的循環性能。
  目前已有一系列技術方法可以緩解鋰負極所面臨的問題,如三維鋰載體框架、固態電解質、電解質添加劑和表面涂層。阿肯色大學的教授Xiangbo Meng表示:“在這些方法中,表面涂層仍是一種簡便有效的途徑。作為最近出現的新研究方向,通過分子層沉積(MLD)精確合成的聚合物薄膜,比無機薄膜具有更好的柔韌性,有助于提供更好的保護效果,改良鋰金屬負極的性能!
  該研究團隊提出了三種鋰酮(lithicones)的MLD工藝,并研究此類聚合物薄膜涂層的保護作用。研究人員嘗試,通過減少形成SEI和鋰電極上的鋰枝晶,提供長期穩定的循環性。在這項工作中,研究人員首次開發了一種新型的含鋰交聯聚合物材料,這種鋰酮(lithicone)對鋰金屬負極能起到優異的保護效果。研究人員發現,LiGL鋰酮可以作為一種特殊的聚合物保護膜,覆蓋在鋰金屬負極上。
  研究人員認為,這種LiGL MLD表現出~2.7 nm/cycle的平均生長速度(growth per cycle,GPC),并對Li電極表現出顯著的保護作用,即有效抑制鋰枝晶,并防止形成SEI。計算模擬和實驗表明,MLD LiGL薄膜具有離子導電性和電絕緣性。實驗數據表明,涂覆LiGL鋰酮的鋰電極具有優異的循環穩定性。在電流密度為5 mA/cm2,面積容量為1mAh/cm2的條件下,Li/Li對稱電芯中的鋰剝離或電鍍循環次數可達到13600次以上,同時不出現故障。
  目前,更新結果顯示,無故障循環能力已增長至20000多次鋰剝離/電鍍循環(超過1萬小時或一年以上)。據了解,這是迄今報道過的最好的循環性能。因此,MLD LiGL技術為解決鋰負極問題鋪設了技術途徑。
  LiGL涂層的機械性能和導電性,是其對鋰金屬電極起到良好保護作用的基礎。這種新型LiGL為鋰負極存在的問題提供了簡便而有效的解決方案,并有望為開發鋰金屬電池鋪設一條技術上可行的道路。

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