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伊利諾大學參與研發3D GOn涂層 欲借此抑制鋰晶枝生成

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年01月05日  

據外媒報道,盡管鋰金屬電池擁有大容量、低氧化還原電勢(lowredoxpotential)等理論上的優勢,但在實際應用中,鋰金屬陽極容易出現鋰晶枝增生(Dendriticgrowthoflithium)的情況。

伊利諾大學芝加哥分校(UniversityofIllinoisatChicago)的研究人員與美國德州農工大學(TexasA&MUniversity)的同事們采用3D石墨烯氧化物納米保形涂層(3Dconformalgrapheneoxidenanosheetcoating,GOn),并將其置入玻璃纖維隔板(glassfiberseparator)的織物結構內,使鋰離子能夠在該結構內靈活移動,同時抑制鋰晶枝的形成。

其研究成果發布在期刊《先進功能材料》(AdvancedFunctionalMaterials)中,宣稱鋰金屬電池陽極的使用壽命及穩定性得到了“顯著提升(remarkablyenhanced)”。從頭算分子動力學(Abinitiomoleculardynamics,AIMD)模擬結果表明,鋰離子最初將被親鋰(lithiophilicGOn)吸收,然后通過缺損空位(缺位,defectsites)擴散,從而延遲鋰(離子)遷移(Litransfer),旨在消除“末端效應(tipeffect)”,防止生成均勻鋰成核(homogeneousLinucleation)。

同時,在AIMD模擬期間,碳碳鍵(C—Cbonds)的破裂將創建更多的途徑,加快鋰離子傳輸的速度。此外,相場建模(phase-fieldmodeling)證明,若GOn機械剛性涂層的缺陷尺寸(defectsize)處于合適值時——小于25納米,可阻止鋰的各向異性生長(anisotropicgrowth)。該研究團隊表示,相較于采用2D材料來抑制鋰晶枝,其研究無疑邁進了一大步。

該項研究獲得了美國國家科學基金會(NationalScienceFoundation)授權的DMR-1620901及美國能源部授權的DE-EE0007766資金補助。

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