化工儀器網手機版
移動端訪問更便捷
新成果！青島能源所開發出利用誘導沉積制備薄層無枝晶金屬鋰負極新方法
2021年11月02日 15:28:48
來源：中國科學院青島生物能源與過程 點擊量：6314
金屬鋰負極在充放電過程中，易與電解液發生各種副反應形成不穩定的固體電解質界面膜(SEI)，且伴隨電極界面鋰的不規則沉積導致形成針狀或樹枝狀的鋰枝晶。
【化工儀器網 項目成果】近年來，隨著智能手機、電動汽車等產業的高速發展，對兼具高能量密度、高安全性的二次儲能電池的需求日益增長。在各類電池材料體系中，金屬鋰憑借著高理論容量、低氧化還原電勢、低密度等優勢，成為儲能研究領域的前沿課題。
然而，金屬鋰負極在充放電過程中，易與電解液發生各種副反應形成不穩定的固體電解質界面膜，且伴隨電極界面鋰的不規則沉積導致形成針狀或樹枝狀的鋰枝晶。鋰枝晶的形成和生長會給電池體系帶來不可逆的容量損失，甚至可能會穿過隔膜而導致電池正負極內部短路引起過熱、自燃等安全隱患。
如何更好地調控金屬鋰在電化學沉積界面的成核以及沉積行為、抑制電化學反應過程中鋰枝晶生長是實現金屬鋰負極在高能量密度二次電池，包括鋰金屬固態電池、鋰硫電池、鋰空電池能否實現實際應用的關鍵。
中國科學院青島生物能源與過程研究所碳基材料與能源應用研究組利用富碳結構石墨炔分子中大量分布的活性炔鍵以及微納孔結構等獨特性質，將石墨炔及其衍生物應用于金屬負極保護，取得了系列創新性研究成果：石墨炔在金屬鋁負極表面可以有效降低鋁鋰合金的沉積電位，抑制鋰在鋁負極界面的快速無序沉積，緩解電化學反應過程中鋁負極的粉化失效；運用三維結構石墨炔碳骨架的親鋰性和導電性，可以在銅集流體表面實現穩定的、無枝晶的金屬鋰沉積。
在上述研究基礎上，該研究組進一步運用分子結構設計，將具有較大電負性和親鋰作用的含硫噻吩官能團與炔鍵相連，報道了一種利用誘導沉積的方法直接在集流體表面實現可控制備薄層海藻狀金屬鋰負極以提高鋰金屬電池循環穩定性的方法。
研究將具有較大電負性和親鋰作用的含硫噻吩官能團與炔鍵相連，實現噻吩炔表面鋰金屬的均勻成核和生長，并形成由單個金屬鋰棒生成的海藻狀金屬鋰薄層。研究通過理論計算明確噻吩炔中均勻分布的硫原子與炔鍵形成的協同效應增強鋰與成核活性位點之間的相互作用，優化整個碳骨架區對于鋰的均勻吸附能力，利用硫原子調控電荷在鋰與噻吩炔界面的轉移與傳輸性能，降低鋰的成核過電勢從而誘導鋰均勻成核。
結果表明，海藻狀薄層金屬鋰與銅箔上直接沉積的塊狀金屬鋰相比，體現出較低的成核過電勢與界面阻抗，并在對稱金屬鋰電池中表現出優異的循環穩定性。由海藻狀鋰金屬負極和Li4Ti5O12作為正極組裝的全電池在1000多個循環中具有優異的容量保持率。
該研究為制備具有特定形貌的薄層鋰金屬負極提供了簡便而可控的策略，有助于加深對金屬鋰沉積機理的認識，并有望推動金屬鋰在無負極金屬鋰電池等高能量密度電池中的應用。
基于誘導沉積的方法可控制薄層金屬鋰負極
相關閱讀 Related Reading
查看更多+-
生態環境部根據省級生態環境部門報送的試點單位情況，經審核，生態環境部建立了優化廢鉛蓄電池跨省轉移管理試點單位清單（第二批），現予印...2025-04-21 14:47:40
-
水性電池是以水溶液為電解質的電池技術，與傳統的有機電解質電池相比，在安全性、成本及環境友好性上有突出表現，因此成為了近年來研究的熱...2025-04-17 17:23:28
-
原材料資源儲量豐富、成本低廉、供應穩定且環保的優勢，以及技術不斷成熟幫助下，鈉電池的商業化發展較為順利，也順勢成為了未來重要的儲能...2025-04-15 17:12:30
-
瑞典林雪平大學研究人員利用一種創新的流體形態電極，研發出能被塑造成任何形狀的電池，這種電池柔軟且可延展，并且采用的是液態電極，因此...2025-04-15 13:04:01
-
中國科學院青島生物能源與過程研究所科研人員等在高溫鎂金屬電池聚合物電解質研究方面取得進展。2025-04-14 14:12:57
-
4月8日，福建農林大學材料工程學院綠色光電器件與儲能電池團隊青年教師林智超與西安交通大學、河南大學、澳門大學等單位合作，在《自然》...2025-04-11 11:04:46
版權與免責聲明
- ①凡本網注明“來源：化工儀器網”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-化工儀器網合法擁有版權或有權使用的作品，未經本網授權不得轉載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的，應在授權范圍內使用，并注明“來源：化工儀器網”。違反上述聲明者，本網將追究其相關法律責任。
- ②本網轉載并注明自其他來源（非化工儀器網）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時，必須保留本網注明的作品第一來源，并自負版權等法律責任。
- ③如涉及作品內容、版權等問題，請在作品發表之日起一周內與本網聯系，否則視為放棄相關權利。
