面向世界科技前沿,面向國家重大需求,面向國民經濟主戰場,率先實現科學技術跨越發展,率先建成國家創新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設國際一流科研機構。

——中國科學院辦院方針

首頁 > 科研進展

深圳先進院研發出基于預合金化鋁負極的高性能鋰離子雜化電容器

2020-03-31 深圳先進技術研究院
【字體:

語音播報

  近日,中國科學院深圳先進技術研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究員唐永炳及其團隊提出一種通過同步預合金化與構筑人造固態電解質界面(SEI)膜的策略,顯著改善了高容量鋁金屬負極的穩定性,并成功用于高性能鋰離子雜化電容器。相關研究成果以Simultaneously pre-alloying and artificial solid electrolyte interface towards highly stable aluminum anode for high-performance Li hybrid capacitor(《同步預合金化以及人造SEI膜構筑的鋁負極用于高性能鋰離子雜化電容器》)為題在線發表于國際材料期刊Energy Storage Materials

  相比較于傳統石墨負極,合金化負極如硅、鋁、錫等具有高的理論比容量,有利于進一步提高電池的能量密度。以鋁負極為例,其合金化容量達到993 mAh g-1LiAl),約為石墨負極的2.7倍。然而,合金化負極在充放電過程中往往面臨著嚴重的體積膨脹(Si: ~300%; Al: ~97%; Sn: ~260%),從而造成電極粉化,導致電池循環穩定性不佳。

  鑒于此,唐永炳及其團隊成員歐學武、張閣等人在考察了不同添加劑與多種負極的匹配行為后,選擇一種含氟鋰鹽(LiDFOB)作為添加劑對鋁負極進行同步預合金化和構筑人造固態電解質界面(SEI)膜處理。該添加劑可以通過開環反應進行聚合,有助于在鋁負極表面形成富LiF的人工SEI膜,從而提高SEI膜的穩定性。此外,LiAl合金層可以補償鋰離子在充放電過程中的不可逆損耗,從而提高鋁負極的循環性能。將上述改性鋁負極與活性炭正極進行匹配后成功構筑出一種新型鋰離子雜化電容器,該雜化電容器在1.5-4.5 V的電壓范圍內表現出高達123.6 mAh g-1的比容量和優異的循環穩定性,2000次循環后的容量保持率為~86%該工作對優化合金化負極穩定性以及構建新型儲能器件具有指導意義。

  該研究得到國家自然科學基金、廣東省科技計劃、深圳市科技計劃等資助。

  論文鏈接

 

  (a)通過同步預合金化以及構筑人造SEI膜提高鋁負極循環穩定性的機制;bDFOB-在鋁負極表面的還原機制以及DFOB-接受電子后的電荷差分圖;(cDFOB-通過開環反應進行還原和聚合的機制

打印 責任編輯:葉瑞優

掃一掃在手機打開當前頁

© 1996 - 中國科學院 版權所有 京ICP備05002857號 京公網安備110402500047號

地址:北京市三里河路52號 郵編:100864

電話: 86 10 68597114(總機) 86 10 68597289(值班室)

編輯部郵箱:casweb@cashq.ac.cn

  • IM电竞 竞猜平台| 赛事直播| 体育下注| 体育平台| 西甲| 奥运会| NBA| 欧冠| 体育竞猜| CBA| 奥运会| 体育平台| 体育平台| 体育赛事|