尼克斯vs湖人林书豪38:我科學家仿硅藻土多級結構研制高性能固態鋰電池

2019-06-10 11:24:06 來源: 科技日報 作者: 吳長鋒

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中國科技網·科技日報合肥6月10日電(記者 吳長鋒)記者從中國科學技術大學獲悉,該校姚宏斌課題組和俞書宏教授領導的研究團隊,受硅藻土具有的多級結構特征的啟發,以天然硅藻土為模板成功制備了結構穩固、無枝晶生長的多級結構鋰金屬固態復合負極,基于該鋰金屬復合負極構筑的固態鋰金屬電池表現出優異的電化學性能。研究成果6月6日發表于《自然·通訊》上。

鋰金屬電池的商業化一直受限于安全問題和有限的循環壽命。使用新型不易燃的固態電解質替換傳統易燃的有機電解液,可以顯著降低鋰金屬電池起火和爆炸的風險。但由于固態電解質和電極材料之間有限的固固界面接觸,使得固態鋰金屬電池的電化學性能受限,滿足不了實際應用的需求。

科研人員首先通過鎂熱還原法將天然的硅藻土轉化為具有多級孔道結構的硅框架。隨后,將該多級結構硅框架與熔融態的鋰金屬混合并充分攪拌反應制得鋰-硅復合粉體。然后,采用聚環氧乙烷基聚合物固態電解質對鋰-硅粉體進行表面修飾。最后,通過冷壓工藝將上述粉體在模具中壓制成具有多級結構的復合鋰金屬負極。在復合鋰金屬負極中,鋰金屬是嵌在 修飾的框架的孔道結構之中,從而提升了其與電解質的接觸面積,有利于得到更均勻的鋰離子流,保持了電極結構的完整性。

基于硅藻土多級孔道結構模板,研究人員成功構筑了多級結構鋰金屬復合負極,在全固態鋰金屬電池應用中表現了突出的電化學性能。以復合鋰金屬負極作為固態電解質,電池在鋰脫出/沉積測試中可穩定性循環超過1000小時不短路,同時極化電壓可以保持在100毫伏以下。

這項研究是制備高性能固態鋰金屬復合負極方面新的嘗試,將為高比能/高安全儲能器件的研制提供新的結構設計思路。

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責任編輯:滕繼濮