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中南大學實現(xiàn)高度可逆的高壓鋰金屬電池

時間:2022-03-03 12:18來源:中國科學報作者:王昊昊

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中南大學材料科學與工程學院教授潘安強團隊將三維結(jié)構(gòu)設(shè)計與電解質(zhì)工程相結(jié)合，設(shè)計出一種電導梯度調(diào)節(jié)器（硝酸鋰改性電導梯度主體，LNO-CGH），這種電導梯度調(diào)節(jié)器能很好地控制鋰金屬在碳酸鹽電解質(zhì)中的沉積行為，從而實現(xiàn)高度可逆的高壓鋰金屬電池。相關(guān)成果近日發(fā)表于《儲能材料》。

在各種二次電池中，可充電高壓鋰金屬電池因具有高能量密度，被認為是最具競爭力和最有前途的“候選者”，但它的酯類電解質(zhì)與鋰金屬負極匹配性差，枝晶與副反應問題十分嚴重，阻礙了其發(fā)展。

潘安強團隊設(shè)計的LNO-CGH，包含具有過量硝酸鋰顆粒修飾的電介質(zhì)頂層和電導率向上衰減的碳納米纖維層。頂層可穩(wěn)定釋放硝酸鋰以形成堅固的富含氮化物的SEI，梯度導電的結(jié)構(gòu)可引導鋰金屬自下而上沉積。得益于這種“一石二鳥”的設(shè)計，LNO-CGH電極的穩(wěn)定性顯著提高。

審稿人認為，作者通過設(shè)計硝酸鋰改性的電導梯度主體來引導鋰金屬在酯類電解質(zhì)中自下而上沉積，這項工作十分有趣；四層LNO-CGH表現(xiàn)出垂直漸變的電導率，可誘導鋰金屬自下而上無枝晶沉積；具有過量硝酸鋰顆粒的電介質(zhì)頂層穩(wěn)定釋放出硝酸根，這可以改變界面化學并大大提高鋰負極的庫侖效率；當將該設(shè)計應用于實際鋰金屬電池時，即使在苛刻的條件下（N/P比為4）也能獲得很好的性能。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.02.033

(責任編輯：子蕊)

文章標簽：高壓鋰金屬電池

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