編號：CYYJ02415
篇名：親鋰的三維二硫化錫@碳纖維布用于穩(wěn)定的鋰金屬負極
作者：王騫 吳愷 王航超 劉文 周恒輝
關(guān)鍵詞： 復(fù)合鋰負極 集流體 鋰枝晶 碳纖維布 鋰合金
機構(gòu)： 北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院 北京化工大學(xué)理學(xué)院和能源學(xué)院 北京市動力鋰離子電池工程研究中心
摘要： 金屬鋰由于其高的比容量,低的電極電勢和輕質(zhì)等特點被認為是下一代高能量密度鋰金屬二次電池負極材料的最佳選擇。然而,充放電循環(huán)中不均勻的鋰沉積會導(dǎo)致嚴重的體積變化和大量的鋰枝晶形成,從而影響了電池的庫倫效率甚至?xí)䦷韲乐氐陌踩[患。為此,本文設(shè)計了一種親鋰的三維二硫化錫@碳纖維布復(fù)合基底材料,并作為集流體將其應(yīng)用于金屬鋰電池上。一者,高比表面積的三維碳纖維骨架可以適應(yīng)充放電過程中的體積變化并且有效地降低局部電流密度,從而確保鋰的均勻沉積。二者,表面修飾的SnS2層在鋰沉積過程中可以形成Li-Sn合金界面層,誘導(dǎo)鋰的沉積并降低過電勢。最終,實驗結(jié)果表明:使用所制備的復(fù)合集流體與金屬鋰搭配組成的半電池可以在5 mA·cm-2的高電流密度下以>98%的庫倫效率穩(wěn)定循環(huán)100周以上。此外,在承載10 mAh·cm-2的金屬鋰后,復(fù)合的鋰負極無論是在對稱電池還是與磷酸鐵鋰組裝成的實際電池中,均可以在高的電流密度下實現(xiàn)穩(wěn)定的循環(huán)。我們相信這一復(fù)合的集流體構(gòu)建策略對于設(shè)計安全穩(wěn)定的鋰金屬電池或器件具有重要意義。
