国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

1. 吳飛翔/柳斌AFM：0.1 m低濃度電解液助力-20°C低溫鋰硫電池！

最新電池頂刊：孫學(xué)良、鄭洪河、文銳、尹龍衛(wèi)、羅巍、吳飛翔、王二東、王艷等成果！

鋰硫電池的轉(zhuǎn)化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)較差，這導(dǎo)致硫正極的容量利用率低，尤其是在低溫下。

中南大學(xué)吳飛翔、湖南大學(xué)柳斌等直接基于低成本和豐富的商業(yè)硫顆粒，采用低濃度電解液（LCE，0.1 m LiTFSI-DOL/DME+0.2 m LiNO₃）在低溫下加速鋰硫轉(zhuǎn)化反應(yīng)，并證明了該方法的廣泛適用性。

圖1 0 °C時(shí)不同倍率下的電化學(xué)循環(huán)性能

研究顯示，與傳統(tǒng)濃度（1.0 m）電解液相比，所提出的LCE可以實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)力學(xué)，特別是對(duì)于簡(jiǎn)單的碳基硫正極中具有挑戰(zhàn)性的固-固反應(yīng)過程。結(jié)果，采用0.1 m電解液的電池可以實(shí)現(xiàn)900(0.1C)、750(0.2C)和600(0.5C) mAh g^-1的容量，并顯示出更小的電壓滯后和更長(zhǎng)的第二次放電平臺(tái)。對(duì)界面化學(xué)的進(jìn)一步分析證明，通過自構(gòu)建的低濃度效應(yīng)，在負(fù)極和正極上都形成了由有機(jī)物質(zhì)和一些有利的無機(jī)物主導(dǎo)的混合表面層。Li-S電池的原位EIS測(cè)量進(jìn)一步證明，循環(huán)過程中0.1 m電解液中的SEI層電阻和電荷轉(zhuǎn)移電阻較小，短鏈多硫化物（Li₂S₂）在0.1 m電解液中的溶解度較低，從而抑制了多硫化物的穿梭。

圖2 在不同質(zhì)量負(fù)載和0 °C下的電化學(xué)性能

因此，盡管在低溫環(huán)境中運(yùn)行，Li-S電池仍顯示出更長(zhǎng)的循環(huán)耐久性和更好的可逆容量。即使在零下溫度(-20°C)下，也能在0.2 C時(shí)實(shí)現(xiàn)600 mAh g^-1的高容量，并具有穩(wěn)定的容量保持率?？紤]到這些積極效果和利用低濃度電解液降低的成本，這項(xiàng)工作有助于實(shí)現(xiàn)在低溫條件下具有優(yōu)異性能的更實(shí)用的Li-S電池。此外，低濃度電解液可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高硫質(zhì)量負(fù)載正極和低電解液用量。這些發(fā)現(xiàn)闡明了LCE在實(shí)現(xiàn)低溫Li-S電池更快動(dòng)力學(xué)方面的作用，并為在極端條件下實(shí)現(xiàn)高性能Li-S電池提供了一種簡(jiǎn)單、低成本且廣泛適用的途徑。

圖3 -20℃下的性能

Low Concentration Electrolyte Enabling Cryogenic Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202205393

2. 孫學(xué)良/王建濤AFM：電子電導(dǎo)率對(duì)低溫鹵化物基全固態(tài)電池的關(guān)鍵作用！

鹵化物固態(tài)電池（SSB）因其離子電導(dǎo)率高、與正極相容性好等突出優(yōu)勢(shì)而顯示出無與倫比的應(yīng)用潛力。然而，在冰點(diǎn)溫度下運(yùn)行鹵化物SSB面臨著巨大挑戰(zhàn)，并且潛在的降解機(jī)制尚不清楚。

西安大略大學(xué)孫學(xué)良、多倫多大學(xué)Chandra Veer Singh、國(guó)聯(lián)汽車動(dòng)力電池研究院有限責(zé)任公司王建濤等通過在復(fù)合正極中設(shè)計(jì)不同的添加劑，研究了低溫鹵化物SSB中電子電導(dǎo)率的影響。

圖1 LIC-SSE與不同添加劑在-10 °C下的電化學(xué)穩(wěn)定性

具體而言，這項(xiàng)工作通過設(shè)計(jì)具有不同電子電導(dǎo)率的添加劑來控制鹵化物SSB正極層的電子電導(dǎo)率，其中碳納米管(CNT)作為導(dǎo)電添加劑，而聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)則表現(xiàn)出半導(dǎo)體特性。結(jié)果表明，含添加劑的鹵化物電解質(zhì) (Li₃InCl₆，LIC)的電化學(xué)穩(wěn)定性受到電子導(dǎo)電程度以及環(huán)境工作溫度的顯著影響。在室溫下，可以檢測(cè)到LIC-SSE的副產(chǎn)物，盡管分解程度遠(yuǎn)低于硫化物SSE。但添加有CNT的LIC在-10和-30 °C下表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)穩(wěn)定性。原因在于高電子電導(dǎo)率顯著改善了電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)，這對(duì)于低溫下的電化學(xué)性能至關(guān)重要。例如，以CNT為添加劑的LIC-SSB在-10 °C下表現(xiàn)出最佳的倍率能力，在0.6 C下的容量為77.6 mAh g^-1，并且表現(xiàn)出令人印象深刻的長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性，經(jīng)過300次循環(huán)后容量保持率為89.2%。

圖2 添加劑對(duì)-10℃下SSBs電化學(xué)性能的影響

X射線吸收光譜（XAS）和XPS結(jié)果表明，具有高電子電導(dǎo)率的SSB在-10°C循環(huán)后具有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)和界面穩(wěn)定性。因此，正極層中的電子導(dǎo)電性對(duì)于鹵化物基SSBs在低溫下的性能至關(guān)重要，在將導(dǎo)電添加劑控制在適度水平后，也可以提高室溫下的性能。此外，與采用某一種添加劑、不同量改變電子電導(dǎo)率的策略相比，不同電子電導(dǎo)率的不同添加劑的應(yīng)用為不同的SSB系統(tǒng)提供了更廣泛的選擇。這項(xiàng)工作開啟了對(duì)低溫SSB的洞察，并為未來高性能全氣候SSB的設(shè)計(jì)提供了有價(jià)值的指導(dǎo)。

圖3 復(fù)合正極在-10°C循環(huán)后的界面穩(wěn)定性

Regulating Electronic Conductivity at Cathode Interface for Low-Temperature Halide-Based All-Solid-State Batteries. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202205594

3. 化學(xué)所文銳AEM：準(zhǔn)固態(tài)鋰硫電池中添加劑調(diào)控演化的直接監(jiān)測(cè)

鋰（Li）負(fù)極面臨的復(fù)雜問題阻礙了準(zhǔn)固態(tài)鋰硫（QSSLS）電池的實(shí)際應(yīng)用。然而，仍然模糊的界面過程和反應(yīng)機(jī)制對(duì)揭示其原因提出了挑戰(zhàn)。

中科院化學(xué)所文銳等通過多尺度和多光譜分析原位研究了凝膠聚合物電解質(zhì)(GPE)基QSSLS電池中鋰負(fù)極的形態(tài)演變和動(dòng)態(tài)過程。

圖1 原位AFM監(jiān)測(cè)具有原始GPE的QSSLS電池中鋰負(fù)極表面的演變

研究顯示，絕緣性Li₂S₂/Li₂S的積累和鋰枝晶的滲透共同惡化了鋰負(fù)極/GPE界面。在添加LiNO₃的GPE 中，在開路電位(OCP)下，鋰金屬首先與LiNO₃反應(yīng)形成主要由LiNO₂組成的松散納米顆粒(NPs)。當(dāng)多硫化物(LiPSs)在放電時(shí)擴(kuò)散到鋰負(fù)極時(shí)，LiNO₃和LiPSs的協(xié)同作用會(huì)產(chǎn)生一層由LiNO₂和Li₂SO₄構(gòu)成的致密NPs。充電時(shí)均勻沉積的鋰球進(jìn)一步顯示出在隨后的放電過程中良好的溶解性。

圖2 鋰負(fù)極/電解質(zhì)界面處鋰沉積形態(tài)的原位OM成像

此外，原位拉曼光譜(RS)揭示了LiPSs穿梭在添加LiNO₃的GPE中的相當(dāng)大的可逆性。結(jié)果顯示，添加LiNO₃可以利用可溶性LiPSs沉淀致密的SEI膜來保護(hù)鋰負(fù)極，這有助于改善界面離子轉(zhuǎn)移和提高容量性能?？傊?，了解鋰負(fù)極的失效原理和添加劑的調(diào)節(jié)機(jī)制對(duì)于指導(dǎo)實(shí)用QSSLS電池中的鋰負(fù)極保護(hù)和性能提升至關(guān)重要。

圖3 QSSLS電池中鋰負(fù)極表面產(chǎn)物的表征

Direct Tracking of Additive-Regulated Evolution on the Lithium Anode in Quasi-Solid-State Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202201411

4. 明斯特大學(xué)AEM：揭示AlF₃涂層對(duì)硅負(fù)極界面的作用、機(jī)理和影響

硅(Si)因其高達(dá)3579 mAh g^-1的理論容量而有望成為高能量密度鋰離子電池的負(fù)極材料。然而，這種潛力是以重大挑戰(zhàn)為代價(jià)的，因?yàn)楣柝?fù)極的固體電解質(zhì)界面相(SEI)由于嚴(yán)重的體積膨脹幾乎無法提供長(zhǎng)期保護(hù)。然而，當(dāng)涉及到SEI時(shí)，其形成機(jī)制尚不完全清楚。

明斯特大學(xué)Aurora Gomez-Martin、Tobias Placke等系統(tǒng)評(píng)估了作為表面涂層的AlF₃在調(diào)節(jié)Si負(fù)極上形成的SEI的作用。

圖1各種Si電極的電化學(xué)評(píng)價(jià)

為了評(píng)估SEI，作者利用X射線光電子能譜在不同（脫）鋰化狀態(tài)下進(jìn)行系統(tǒng)觀察，從而逐步分析以揭示AlF₃涂層的作用、機(jī)制和影響。Si薄膜被用作模型電極以忽略粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑的干擾，兩種不同厚度的5 nm（進(jìn)一步稱為“Si + 5 nm AlF₃”）和20 nm（進(jìn)一步稱為“Si + 20 nm AlF₃”）的AlF₃層沉積在 Si 薄膜的頂部。結(jié)果表明，添加AlF₃薄層（5和20 nm）后，電阻降低，循環(huán)保持率顯著提高，經(jīng)過100次循環(huán)后容量保持率提高了90%。

圖2 未涂覆和涂覆Si薄膜電極的循環(huán)穩(wěn)定性

對(duì)充放電過程中存在于電極表面的化合物進(jìn)行的半定量檢測(cè)顯示，其中涂覆的Si薄膜中的SEI含有富含LiF物質(zhì)，這有利于防止電子通過。此外，作者通過利用 IC-CD 證實(shí)了AlF₃向高Li⁺離子導(dǎo)電性Li-Al-F相（例如 Li₃AlF₆）的轉(zhuǎn)變，這也是提高循環(huán)性能的原因。此外，這項(xiàng)研究提出了在未來工作中改進(jìn)硅負(fù)極涂層研究的未來方向，并有助于為開發(fā)高能量密度LIBs電池鋪平道路。

圖3 不同Si電極循環(huán)前后的XPS表征

Revealing the Role, Mechanism, and Impact of AlF3 Coatings on the Interphase of Silicon Thin Film Anodes. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202201859

5. 尹龍衛(wèi)AM：SiO2增強(qiáng)的復(fù)合電解質(zhì)助力Li/Li電池3000h穩(wěn)定循環(huán)！

迫切需要開發(fā)具有優(yōu)異離子電導(dǎo)率和高機(jī)械強(qiáng)度的準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)，以提高鋰金屬電池（LMB）的安全性和循環(huán)穩(wěn)定性。

山東大學(xué)尹龍衛(wèi)等通過將納米結(jié)構(gòu)二氧化硅-聚合物復(fù)合材料浸泡在液態(tài)電解液中，合理地設(shè)計(jì)了一種具有增強(qiáng)Li⁺界面轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)的新型類固態(tài)電解質(zhì)。

圖1 材料制備及表征

具體而言，這項(xiàng)工作成功地設(shè)計(jì)和制備了一種準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)，它具有二氧化硅剛性骨架和高離子導(dǎo)電性PVDF-hfp基凝膠聚合物電解質(zhì)界面。高含量的二氧化硅不僅具有良好的硬度和彈性模量的機(jī)械剛度，而且在電解質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生豐富的界面，有利于Li⁺的快速傳輸，使離子電導(dǎo)率達(dá)到2.5×10^-3 S cm^-1。此外，凝膠聚合物電解質(zhì)界面中的緊密離子配位有利于在鋰金屬負(fù)極上形成陰離子衍生的富含Li₂S 的SEI。

圖2 鋰沉積形貌及模擬

此外，至關(guān)重要的是，鋰電沉積的有限元模擬闡明了對(duì)均化Li⁺通量和電場(chǎng)梯度的積極影響，這可以有效促進(jìn)無枝晶的鋰沉積。得益于上述優(yōu)勢(shì)，基于制備準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)的對(duì)稱鋰/鋰電池在0.2 mA cm^-2條件下在3000小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了顯著的循環(huán)穩(wěn)定性。Li-LiFePO₄全電池在0.2C下循環(huán)400次后容量保持率達(dá)到98%。作者相信，所提出的電解質(zhì)設(shè)計(jì)方法對(duì)開發(fā)高能鋰金屬電池具有重要貢獻(xiàn)，并可應(yīng)用于其他金屬基可充電電池系統(tǒng)。

圖3 全電池性能

A Silica Reinforced Composite Electrolyte with Greatly Enhanced Interfacial Lithium-Ion Transfer Kinetics for High-Performance Lithium Metal Batteries. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202205575

6. 化物所王二東Nano Energy：水系鋅金屬全電池，循環(huán)1200次容量保持95.4%！

鋅金屬負(fù)極在水系電解質(zhì)中存在嚴(yán)重的枝晶生長(zhǎng)和寄生析氫，這阻礙了它們的實(shí)際應(yīng)用。

中科院大連化物所王二東等在鋅負(fù)極上引入結(jié)合了金屬有機(jī)骨架(UIO-66-SO3H)和柔性磺化聚醚醚酮(SPEEK)粘結(jié)劑的帶負(fù)電保護(hù)層（表示為USL-Zn），以抑制枝晶和副反應(yīng)。

圖1 分子模擬及半電池性能

受益于UIO-66被電負(fù)性和親鋅的-SO₃-基團(tuán)修飾，Zn²⁺可以輕松吸附到均勻分布的通道中，從而有效地使Zn²⁺通量均勻化并緩解Zn²⁺的消耗。同時(shí)，USL薄膜不僅可以作為物理屏障阻止水的滲透和排斥陰離子（SO₄^2-），而且還可以控制Zn²⁺的溶劑化結(jié)構(gòu)，減弱Zn表面的析氫反應(yīng)和鈍化。此外，在彈性柔韌的SPEEK粘結(jié)劑的幫助下，所得薄膜表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和對(duì)鋅金屬的強(qiáng)附著力，可以承受較大的體積變化并保持其完整性。

圖2 對(duì)稱電池性能

因此，USL-Zn電極在各種電流密度和容量（5 mA cm^-2、5 mAh cm^-2下700小時(shí)和10 mA cm^-2、10 mAh cm^-2下300小時(shí)）下均具有高循環(huán)穩(wěn)定性，并實(shí)現(xiàn)了99.34% 的高平均庫侖效率（1 mA cm^-2for 1 h）。此外，USL-Zn//VO₂全電池還表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性（在1 A g^-1時(shí)經(jīng)過1200次循環(huán)后容量保持率為95.4%）?？傊摬呗蕴峁┝藢?duì)水系電池中SEI層設(shè)計(jì)的深入了解，并將促進(jìn)鋅金屬電池的潛在應(yīng)用。

圖3 全電池性能

Anion-functionalized Interfacial Layer for Stable Zn Metal Anodes. Nano Energy 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107751

7. 鄭洪河/王艷EnSM：類LiTFSI結(jié)構(gòu)界面層助力20C高倍率硅負(fù)極！

為克服硅（Si）負(fù)極體積變化引起的嚴(yán)重副反應(yīng)，優(yōu)化和構(gòu)建堅(jiān)固的固體電解質(zhì)界面（SEI）是構(gòu)建高能量密度硅基鋰離子電池的先決條件。

蘇州大學(xué)鄭洪河、王艷等結(jié)合電解液設(shè)計(jì)和表面改性的優(yōu)勢(shì)，在Si表面構(gòu)建了具有電解液添加劑功能的苯基三氟甲磺酰亞胺（PTFSI，具有雙三氟甲磺酰基亞胺鋰結(jié)構(gòu)）界面層。

圖1 Si@PTFSI的合成示意

LiTFSI是鋰離子電池中重要的電解液添加劑，可通過形成薄而致密的SEI層有效提高Si負(fù)極的電化學(xué)性能。然而，LiTFSI易溶于水，構(gòu)建在Si表面的LiTFSI界面層不能穩(wěn)定地保持在水性粘結(jié)劑體系中。因此，作者選擇了具有類似LiTFSI結(jié)構(gòu)的功能性有機(jī)分子，苯基三氟甲磺酰亞胺（PTFSI）。由于鋰離子被苯環(huán)取代，PTFSI不溶于水，但溶于甲醇，這使得PTFSI可以作為Si表面穩(wěn)定的界面調(diào)節(jié)劑。因此，在這項(xiàng)工作中，作者通過一種簡(jiǎn)單的方法在Si表面構(gòu)建了PTFSI分子層。光譜表征證明超薄PTFSI層通過氫鍵固定在Si表面（表示為Si@PTFSI），并通過電化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為堅(jiān)固的界面層。所得的PTFSI界面層調(diào)節(jié)了電極/電解質(zhì)界面的溶劑化/脫溶劑化反應(yīng)機(jī)制，促進(jìn)了具有低聚物和富集無機(jī)鹽（Li₂S、Li₂O、LiF 和 Li-CF₃）復(fù)合結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定SEI膜的構(gòu)建，提供了快速的Li⁺和有效的電子傳輸途徑，減少了電解液的分解反應(yīng)，并保持硅顆粒形狀和電極結(jié)構(gòu)的完整性。

圖2 Si@PTFSI的電化學(xué)性能

因此，結(jié)合上述優(yōu)點(diǎn)，PTFSI層顯著提高了Si電極的電化學(xué)性能。優(yōu)化后的Si@PTFSI負(fù)極的初始庫倫效率(ICE)為91.5%，在0.5 C下循環(huán)300次后，仍保持1241.9 mAh g^-1；在10和20 C時(shí)，它仍然分別提供2146.1和1143.2 mAh g^-1。相比之下，在相同條件下，裸Si負(fù)極幾乎沒有容量保留。此外，LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂//Si@PTFSI全電池在300次循環(huán)后具有120.1 mAh g^-1的高可逆容量，中值電壓可以穩(wěn)定在3.2 V左右。這項(xiàng)工作表明PTFSI作為界面調(diào)節(jié)劑和SEI前驅(qū)體在促進(jìn)Si負(fù)極在下一代高能量密度鋰離子電池中的商業(yè)應(yīng)用方面前景廣闊。

圖3 Si@PTFSI循環(huán)后的XPS表征

A versatile LiTFSI-like anchor for constructing robust interfacial layers with tailored structures for silicon anodes. Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.08.037

8. 同濟(jì)羅巍Nano Energy：溫度響應(yīng)型SEI實(shí)現(xiàn)-20至60 ℃寬溫鈉金屬電池！

鈉金屬電池(SMB)作為鋰離子電池的替代技術(shù)目前正在被研究，以用于固定式儲(chǔ)能系統(tǒng)。然而，由于在高溫或零下溫度下性能下降，基于有機(jī)液態(tài)電解液的SMB的運(yùn)行一直受限于室溫。

同濟(jì)大學(xué)羅巍等通過氟化碳酸酯和氟苯的協(xié)作展示了一種碳酸酯基寬溫（WT）電解液。

圖1 低溫和高溫下WT電解液中Na生長(zhǎng)行為和溫度響應(yīng)SEI的示意圖

具體而言，在該設(shè)計(jì)中，氟化溶劑用于降低Na⁺離子與溶劑之間的結(jié)合能，從而促進(jìn)低溫下的脫溶劑化過程。此外，引入了低熔點(diǎn)氟苯(FB)溶劑，以在零下溫度下保持WT電解液的低粘度。同時(shí)，F(xiàn)B由于其非溶劑化特性，可以顯著提高溶劑化溶劑/Na⁺離子的比例，從而減輕鈉金屬表面游離碳酸酯溶劑的分解，這對(duì)于抑制高溫下的劇烈寄生反應(yīng)至關(guān)重要。此外，由WT電解液原位誘導(dǎo)的溫度響應(yīng)性固體電解質(zhì)界面可以保證低溫下足夠的Na⁺離子擴(kuò)散和高溫下對(duì)高活性鈉金屬的有效鈍化。

圖2 不同溫度下的半電池性能

結(jié)果顯示，這種溫度響應(yīng)型SEI在-20 ℃時(shí)將電池阻抗從31000Ω降低到1830Ω，并且在60 ℃時(shí)促進(jìn)致密且平坦的Na沉積。此外，Na/Na₃V₂(PO₄)₃電池與WT電解液的耦合在–20 °C下可保持72.8%的室溫容量，并在60 ℃下經(jīng)過500次循環(huán)后的容量保持率為88.5%。因此，這種新開發(fā)的電解液和SEI化學(xué)被認(rèn)為為開發(fā)全氣候SMB開辟了道路。

圖3 全電池性能

Temperature-responsive solid-electrolyte-interphase enabling stable sodium metal batteries in a wide temperature range. Nano Energy 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107746

原創(chuàng)文章，作者：v-suan，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/07/e39befa1a9/

国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

最新電池頂刊：孫學(xué)良、鄭洪河、文銳、尹龍衛(wèi)、羅巍、吳飛翔、王二東、王艷等成果！

相關(guān)推薦

最新電池頂刊：孫學(xué)良、鄭洪河、文銳、尹龍衛(wèi)、羅巍、吳飛翔、王二東、王艷等成果！