半限域层次孔炭三维锂负极的构筑及性能

TM912; 金属锂负极是锂电池极具发展潜力的高能二次电池负极材料,但是锂枝晶生长、界面不稳定、循环稳定性差和体积膨胀大等问题限制了锂负极的应用.针对枝晶生长和体积膨胀的问题,本工作通过模板法构筑了一种具有较大比表面积的半限域式层次孔炭(HPC)材料,HPC电极材料的高比表面积可降低局部电流密度,丰富的孔道结构可将锂限制在其内部沉积,从而达到抑制枝晶生长和缓解体积膨胀的目的.Li‖HPC电池在电流密度为 1.0 mA·cm-2、沉积电量为 1.0 mAh·cm-2 条件下可以循环超过 250 周次,其库仑效率保持在 97.6%.采用此负极与磷酸铁锂(LiFePO4)正极匹配制备的 Li@HPC...

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Published in材料工程 Vol. 51; no. 8; pp. 170 - 180
Main Authors 高春晖, 李宇杰, 孙巍巍, 陈宇方, 郑春满
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 国防科技大学 空天科学学院,长沙 410073 01.08.2023
中南大学冶金与环境学院,长沙 410006%国防科技大学 空天科学学院,长沙 410073
Subjects
枝晶生长
半限域
semi-confined
lithium metal battery
dendrite growth
层次孔炭
锂金属电池
三维锂负极
three-dimensional lithium anode
hierarchical porous carbon
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ISSN1001-4381
DOI10.11868/j.issn.1001-4381.2023.000102

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Summary:TM912; 金属锂负极是锂电池极具发展潜力的高能二次电池负极材料,但是锂枝晶生长、界面不稳定、循环稳定性差和体积膨胀大等问题限制了锂负极的应用.针对枝晶生长和体积膨胀的问题,本工作通过模板法构筑了一种具有较大比表面积的半限域式层次孔炭(HPC)材料,HPC电极材料的高比表面积可降低局部电流密度,丰富的孔道结构可将锂限制在其内部沉积,从而达到抑制枝晶生长和缓解体积膨胀的目的.Li‖HPC电池在电流密度为 1.0 mA·cm-2、沉积电量为 1.0 mAh·cm-2 条件下可以循环超过 250 周次,其库仑效率保持在 97.6%.采用此负极与磷酸铁锂(LiFePO4)正极匹配制备的 Li@HPC‖LiFePO4 全电池,在 0.5C下循环 100 周次后的正极放电比容量为 93.6 mAh·g-1,较相同条件下的 Li@Cu‖LiFePO4 全电池(60.8 mAh·g-1)提升了 32.8 mAh·g-1.
ISSN:1001-4381
DOI:10.11868/j.issn.1001-4381.2023.000102