WileyChinaBlog分享 http://blog.sciencenet.cn/u/WileyChina

博文

Wiley电池领域最新进展

已有 553 次阅读 2020-6-4 12:30 |个人分类:热点研究|系统分类:论文交流

1. 位点选择性掺杂助力长循环性能

1.png

尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4(LNMO)是下一代高能量密度锂离子电池(LIB)的潜在正极材料。但不幸的是,LNMO的应用由于其较差的循环稳定性而受到阻碍。在此,澳大利亚伍伦贡大学郭再萍教授/Wei Kong Pang团队制备了位点选择性掺杂的LNMO电极,以实现优异的耐久循环性。在这项工作中,Mg被选择性地掺杂到四面体(8a)和八面体(16c)位点上。这种位点选择性掺杂不仅抑制了不利的两相反应,并使LNMO结构稳定以防止结构变形,而且还减轻了循环过程中Mn的溶解。Mg掺杂的LNMOs在具有新型TiNb2O7对电极的半电池和原型全电池中均表现出异常稳定的电化学性能。这项工作开创了用于原子掺杂设计策略用于电极材料的先河,并可扩展到其他能源材料当中,以构建高性能的设备。

2.png

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202001454 


2. 离子液体助力高安全高能量锂金属电池

3.png

可充电锂金属电池是具有高能量密度的下一代能源存储设备,但是在实现高能量密度、高安全性和长循环寿命方面面临挑战。在此,美国斯坦福大学戴宏杰课题组报道了一种在新型不可燃离子液体(IL)电解质中的锂金属电池。该电解质由1-乙基-3-甲基咪唑鎓(EMIm)阳离子和高浓度双(氟磺酰基)酰亚胺(FSI)阴离子组成,其中使用双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺钠(NaTFSI)作为关键的添加剂。Na离子参与杂化钝化中间相的形成,并有助于无枝晶的Li沉积和可逆的正极电化学。低粘度的电解液允许实际有用的正极质量负载率高达≈16mg cm-2。锂负极与钴酸锂(LiCoO2)和锂镍钴镍锰氧化物(LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2,NCM 811)配对,具有99.6–99.9%的库仑效率,高达4.4 V的高放电电压和分别高达≈199mAh g-1和≈765Wh kg-1的高比容量和能量密度。并且,在高达1200次循环中具有令人印象深刻的循环性能。新型IL电解质中两个电极上形成的高度稳定钝化相是高度可逆锂金属电池的关键,特别是对于Li-NMC 811全电池。

4.png

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202001741 


3. 揭示稀电解质中阴离子的双重功能

5.png

最大限度地减少电解质的使用对于实现锂硫(Li–S)电池高的实际能量密度至关重要。但是,硫正极在稀电解质条件下更容易被钝化,导致硫利用率低。另外,在锂金属负极上连续的电解质降解加剧了该问题,导致容量迅速下降。在这项工作中,韩国科学技术院Hee-Tak Kim课题组提出了NO3-作为高-给体-数(DN)盐阴离子的双功能功能,它改善了稀电解质Li-S电池的硫利用率和循环稳定性。NO3-阴离子基于其高的给电子能力而提高了硫物种的溶解度,实现了高于1200 mA h g-1的高硫利用率。此外,该阴离子通过调节锂离子(Li+)溶剂化层抑制了锂金属上的电解质降解,从而增强了稀电解质电池的循环性能。通过理解阴离子效应,这项工作证明了高DN电解质的潜力,这对Li-S电池的正极和负极均有利。

6.png

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202000493 


4. 亲水亲锂碳膜以实现高性能锂金属电池

7.png

多孔碳支架可以容纳锂(Li)金属负极,从而有可能实现稳定的锂金属电池。但是,碳表面上不良的锂金属润湿性抑制了大多数碳支架上金属锂的均匀分布。在这项工作中,美国弗吉尼亚理工学院林锋团队厦门大学郑志锋团队合作,发现温和的表面臭氧分解会形成亲硫的顶层,而氨化法可以促进液态锂金属渗透到大多数碳基质中。基于此发现,报道了一种薄型轻质Li@Carbon膜(CF)复合负极,其具有3222  mAh g-1高的实际容量,并能抑制体积膨胀和枝晶的形成。深层剥离/电镀预循环在Li@CF复合材料中产生了致密的块状Li金属,从而具有良好的长期循环性能。全电池将薄的Li@CF复合负极与高质量、无钴的正极相结合,可提供常规碳酸盐电解质中的高可逆容量、良好的循环稳定性和倍率性能。本研究进一步建立了碳材料亲硫性和亲水性之间的关系,并提供了改善液态锂金属渗透到其他碳支架中的见识。

8.png

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202000585 


5. 可调节的正极材料用于水系锌离子电池

9.png

可充电的水系锌离子电池(ZIBs)有望用于储能。然而,有限的正极候选物阻碍着ZIBs的发展,其通常显示出低的容量或不良的循环性能。在此,山东大学刘宏/王书华团队中国科学院化学研究所郭玉国团队合作,报道了可逆的Zn//(Na, Mn)V8O20·nH2O系统,在NaV8O20中引入锰(Mn)离子形成的(Na, Mn)V8O20具有出色的电化学性能,在电流密度为0.1 A g-1时的容量为377 mA h g-1。通过实验和理论结果,发现(Na, Mn)V8O20·n H2O的优异性能归因于Mn2+/Mn3+诱导的高电导率和Na+诱导的Zn2+快速迁移。为证实过渡金属离子的独特优势,还探索了通过用Mn、Fe、Co、Ni、Ca和K取代衍生自(Na, Mn)V8O20·n H2O其他正极材料中的Mn。随着NaV8O20中Mn含量的增加,(Na0.33, Mn0.65)V8O20·n H2O可以提供150 mA h g-1的可逆容量,并在1000次循环后保持99%的容量,这可能为高性能水系ZIBs的开发提供机会。

10.png

原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202000083 


(本期作者:毛毛的维)



http://blog.sciencenet.cn/blog-822310-1236394.html

上一篇:Wiley能源催化领域最新进展
下一篇:Wiley预出版服务全球调查,期待您的经验分享

0

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2020-8-9 02:52

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部