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針對(duì)鋰金屬界面不穩(wěn)定的頑疾，我國(guó)科學(xué)院波資料技能與工程研究所新式儲(chǔ)能資料與器材團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一系列的界面多孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，經(jīng)過空間限域辦法按捺鋰金屬電極不規(guī)則的表面體積脹大，減輕堆積鋰金屬對(duì)其界面鈍化層的機(jī)械壓力，然后改進(jìn)了鋰金屬界面SEI膜易破損的問題，并完成了鋰金屬負(fù)極庫(kù)倫功率及循環(huán)壽數(shù)的顯著提高（圖1）。在第一代模型中，科研人員經(jīng)過運(yùn)用氧化鋁孔隙層結(jié)合FEC成膜添加劑的復(fù)合辦法，將堆積鋰金屬按捺在氧化鋁孔隙中的一起，構(gòu)成一種機(jī)械功能優(yōu)異的SEI膜貫穿于孔隙結(jié)構(gòu)中，兩者彼此協(xié)同效應(yīng)，有效地將鋰金屬在碳酸酯電解液中的庫(kù)倫功率提高至97.5-98%（J. Mater. Chem. A,2016,4,2427-2432）。在第二代模型中，科研人員用3D集流體孔隙結(jié)構(gòu)代替無機(jī)孔隙層，在保持一代模型優(yōu)勢(shì)的一起，進(jìn)一步減小部分電流密度，推遲枝晶成長(zhǎng)以及延伸鋰金屬的循環(huán)壽數(shù)至150周以上（ACS Appl. Mater. Interfaces2016,8,26801-26808）。在第三代模型中，經(jīng)過運(yùn)用不定型碳為孔隙骨架，科研人員發(fā)現(xiàn)一種高比表面積三維成長(zhǎng)的SEI膜能進(jìn)一步提高鋰金屬的循環(huán)壽數(shù)，該作業(yè)宣布在J. Mater. Chem. A,上。

近期，該團(tuán)隊(duì)與中科院上海硅酸鹽研究所研究員郭向欣、美國(guó)太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室教授張繼光協(xié)作，開發(fā)了一種可移植性富LiF層作為器材化的鋰金屬維護(hù)膜（圖2）。該維護(hù)膜由交聯(lián)的納米級(jí)LiF域構(gòu)成，可將新堆積的金屬鋰與電解液溶劑離隔，防止直接接觸及副反應(yīng)，然后大幅度提高鋰金屬負(fù)極的循環(huán)功能。此外，這種可移植維護(hù)膜可以直接用作眾多鋰金屬電池體系的獨(dú)立維護(hù)組件，對(duì)電池功能的提高具有很好的促進(jìn)作用。此部分研究成果宣布在Nano Energy上。

以上作業(yè)獲得了我國(guó)博士后基金面上一等贊助、我國(guó)博士后基金特別贊助、寧波市自然科學(xué)基金、浙江省自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金外籍青年研究人員項(xiàng)目以及中科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)的支撐。

鋰二次電池

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