锂电周报12篇顶刊:鲍哲楠、崔屹、陈立泉、俞建勇、索鎏敏等最新成果!( 二 )
DynamicRegulationofLithiumDendriteGrowthwithElectromechanicalCouplingEffectofSoftBaTiO3CeramicNanofiberFilms.ACSNano2021.DOI:10.1021/acsnano.0c09745
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Adv.EnergyMater.:外部压力如何影响锂金属电池中的锂枝晶?
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高能量密度锂金属电池作为下一代可充电池已经取得很大进展 。 然而 , 扣式电池向软包电池转化的巨大差距阻碍了其实际应用 。 外压作为扣式电池和软包电池之间的一个差异 , 对锂金属负极的性能起着重要作用 。
在此 , 清华大学张强通过机械电化学相场模型揭示和量化了外加压力对锂枝晶的影响机制 。 主要有两种影响途径:1)抑制电镀反应的进行 , 降低电池的倍率性能;2)使锂枝晶形貌光滑致密 , 但增加了机械不稳定性 。 此外 , 还建立了常规电解质(包括电解液浸润隔膜和固态聚合物电解质)在不同外压下的相图 , 为工作电池压力管理系统的设计提供了合理的指导 。
HowDoesExternalPressureShapeLiDendritesinLiMetalBatteries?Adv.EnergyMater.2021.DOI:10.1002/aenm.202003416
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Adv.Mater.:多硫化锂和阻燃聚磷腈之间的强化学相互作用可提高锂硫电池的安全性和电化学性能
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多硫化锂(LiPS)的穿梭效应和可燃有机电解液、硫正极、锂负极燃烧引起的安全隐患严重限制了锂硫电池的实际应用 。
基于此 , 南京理工大学朱俊武、付永胜报道了一种阻燃聚磷腈(PPZ)共价改性的多孔石墨烯/碳化纤维素纸作为锂硫电池的多功能夹层 。 在充放电过程中 , 一旦产生LiPS , 阻燃夹层会通过PPZ与LiPS之间的亲核取代反应将LiPS立即捕获 , 从而有效地抑制了LiPS的穿梭效应 , 提高了锂硫电池的循环稳定性 。 同时 , 这种强化学相互作用增加了锂离子的扩散系数 , 加速了锂化反应的完全转化 。 此外 , 所获得的夹层可以用作新的3D集流体 , 建立阻燃“副电极” , 它可以捕获溶解的硫并吸收大量的电解液 , 显著降低硫正极和电解液的可燃性 , 提高锂硫电池的安全性 。 这项工作为使用PPZ基材料作为LiPS的强化学清除剂和阻燃夹层提供了一种可行的策略 , 使下一代锂硫电池具有更高的安全性和电化学性能 。
StrongChemicalInteractionbetweenLithiumPolysulfidesandFlame-RetardantPolyphosphazeneforLithium–SulfurBatterieswithEnhancedSafetyandElectrochemicalPerformance.Adv.Mater.2021.DOI:10.1002/adma.202007549
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Adv.EnergyMater.:锂硫电池的锂-电解质界面化学及锂沉积动力学研究
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稳定金属锂负极是实现高能量密度长寿命锂硫电池的主要障碍 。 锂表面上动态演变的固态电解质界面层的化学性质对于实现锂的可逆沉积和剥离至关重要 。
在此 , 美国德克萨斯大学奥斯汀分校ArumugamManthiram通过改变电解液配方来调节组合物 , 从而调控锂-电解质界面的性质 。 界面化学的这些变化对锂沉积动力学的影响通过跟踪无负极全电池配置中的循环性来评估 。 对电解液不同组分的作用及其相互作用 , 包括电解质盐中的各种官能团、硝酸锂的氧化作用和多硫化物物种的内在稳定作用 , 提供了关键的见解 。 这项研究阐明了锂硫电池中锂-电解质界面独特化学特性的关键因素 , 它可以促进进一步开发稳定锂硫系统中锂-金属负极的新策略 。
DelineatingtheLithium–ElectrolyteInterfacialChemistryandtheDynamicsofLithiumDepositioninLithium–SulfurBatteries.Adv.EnergyMater.2021.DOI:10.1002/aenm.202003293
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J.Am.Chem.Soc.:锂离子溶剂化结构与电极电位温度系数的相关性
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电化学电池电压或单个电极电势的温度系数(TCs)已被广泛用于研究锂离子电池的热安全性和正/负极相变 。 然而 , 单电极电势TCs的基本意义尚不清楚 。
基于此 , 美国斯坦福大学崔屹、阿贡国家实验室AnhT.Ngo发现锂沉积/嵌入过程中的锂离子去溶剂化过程伴随着相当大的熵变 , 这对测量的Li/Li+电极电势TCs有很大的贡献 。 为探索这种现象 , 比较了一系列电解液配方中的Li/Li+电极电势TCs , 其中锂离子和溶剂分子之间的相互作用强度随溶剂和阴离子种类以及盐浓度的变化而变化 。 因此 , 建立了电极电势TCs与锂离子溶剂化结构之间的关联 , 并通过分子动力学模拟进一步验证了它们 。 结果表明 , Li/Li+电极电势TCs的测量提供了有关锂离子溶剂化环境的有价值的知识 , 并可作为设计未来锂离子/锂金属电池电解液的筛选工具 。
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