二维介孔聚吡咯-氧化石墨烯异质结助力高能量密度的无枝晶锂金属电池

为了提高电动汽车等储能设备的续航能力,开发高能量密度、功率密度和长循环寿命的锂金属电池成为当前领域的研究热点。然而,由于生成不均匀的锂枝晶和循环过程中的体积变化,锂金属电池面临着循环性能差、安全性能低等问题。因此,设计良好的纳米结构来实现锂离子的均匀分布和传输至关重要,有助于实现无枝晶的锂金属电池。

二维介孔聚吡咯-氧化石墨烯异质结助力高能量密度的无枝晶锂金属电池

鉴于此,中国科学院大连化学物理研究所吴忠帅研究员等人设计了一种新型的介孔聚吡咯–氧化石墨烯二维异质结构,并将其用作双功能的锂离子再分配器来调节锂离子的逐步分布和锂沉积行为,从而获得了极其稳定的无枝晶锂金属阳极这项工作为今后构建高能量密度、长寿命锂金属电池的二维异质结构提供了新的途径。

二维介孔聚吡咯-氧化石墨烯异质结助力高能量密度的无枝晶锂金属电池

文章亮点:

1.该二维异质结构由有缺陷的氧化石墨烯(GO)纳米片夹在介孔聚吡咯层(mPPy)上形成。其中,mPPy上丰富的介孔结构有助于促进锂离子的快速传输,而有缺陷的GO纳米片有助于实现均匀的锂离子分布,从而实现均匀分布的锂通量并有效降低锂金属负极的电流密度。

2.得益于二维介孔mPPy层的锂离子纳米通道和GO纳米片的纳米筛的协同作用, mPPy-GO二维异质结电极表现出超长的循环稳定性(1000次循环)和超低的过电势(70 mV)。在0和50 ℃的温度和10 mA cm-2的高电流密度下,稳定循环1000次(2000 h),库伦效率高达98%。

3.进一步将其与LiCoO2阴极组装成全电池,mPPy-GO-Li / LiCoO2也表现出优异的循环稳定性,循环450次后,容量保持率大于90%。

相关PDF文档下载

相关新闻

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注

微信