科学家探索新的方法来解决在李金属电池树突增长问题gydF4y2Ba

在最近的一项研究发表在杂志上gydF4y2Ba能源存储材料亚博网站下载gydF4y2Ba,研究人员开发出一种新型lithiophilic复合夹层材料,可以被纳入聚丙烯(PP)分离器,从而可以抑制树突增长的锂(李)在锂离子电池(LIBs)。gydF4y2Ba

研究:gydF4y2Ba菲gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba(电子邮件保护)gydF4y2Ba石墨烯作为lithiophilic夹层高度稳定的锂金属电池gydF4y2Ba。图片来源:浸图像/ Shutterstock.comgydF4y2Ba

氮化层间材料由铁(FegydF4y2Ba_3gydF4y2BaN)纳米颗粒(Nyabo214Ps)嵌入和包裹在氮(N)再版石墨烯nanosheets (FegydF4y2Ba_3gydF4y2Ba(电子邮件保护)gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

的铁gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba(电子邮件保护)gydF4y2Ba层与李高亲和力提供适合锂离子的沉积地点分离器,导致制服和紧凑的李电镀/剥离在充电/放电电流收集器。准备的李/ LiFePOgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba细胞已经展示了ultra-long-life 2300 h的马5厘米gydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}和容量衰减率为0.08% /周期在2℃。gydF4y2Ba

背景gydF4y2Ba

有连续试图取代常用的石墨阳极的自由Li-based合金或复合材料由于高理论容量(~ 3860 mAh ggydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}),较低的氧化还原电势(-3.04 V和她[标准氢电极]),和低密度(0.53 g厘米gydF4y2Ba^{−3gydF4y2Ba}李)的金属。gydF4y2Ba

然而,李在循环的不受控制的树突增长电镀/剥离人民党贯穿分离器,导致电池内部短路。此外,即使没有短路,这些突起引发副反应,温度急剧上升,导致热失控甚至着火。gydF4y2Ba

自由的分离器中扮演一个重要的角色在控制锂离子通量李李alloy-based阴极和阳极之间。统一的李锂离子通量意味着均匀沉积阳极在充电。然而,一个简单的PP分离器控制锂离子通量小于electrode-electrolyte交互。许多功能材料已经把修改的属性分离亚博网站下载器。这些是SiOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba,TiOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba,艾尔。gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba、碳基材料、水滑石、有机框架,亚博网站下载和许多更多。gydF4y2Ba

除了lithiophilic材料、高极性官能团也亚博网站下载吸引锂离子,库仑效率高,并延长电化学稳定性。因此,过渡金属dichalcogenides或过渡金属如铁磷族元素化物gydF4y2Ba_3gydF4y2BaN可以改善李阳极的电化学性能由于其强极性。gydF4y2Ba

关于这项研究gydF4y2Ba

在这项研究中,研究人员制作铁的保护层gydF4y2Ba_3gydF4y2BaN NPs包裹N型减少了氧化石墨烯(rGO)(即铁gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba(电子邮件保护)gydF4y2Ba标准PP)分隔符。的N型rGO提供较高的机械强度和丰富的杂原子N,而铁gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba李N NPs提供丰富的沉积抑制李树突增长的网站。gydF4y2Ba

的铁gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba(电子邮件保护)gydF4y2Ba被加热的混合合成铁吗gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba前体和20 wt. %稀释瓷锅在北半球gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba气氛在500℃。这导致铁之间的离子交换gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba前体和NHgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba同时,减少了去形成rGO,。随后,功能化铁的gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba(电子邮件保护)gydF4y2Ba/ PP分离器是由真空过滤的铁gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba(电子邮件保护)gydF4y2Ba分散液使用页。最后,获得电影在蒸馏水洗,干在一个电炉60°C 6小时。gydF4y2Ba

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观察gydF4y2Ba

扫描电子显微镜(SEM)图像显示,菊花pistil-like铁的形态gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba前体转变为粒状铁gydF4y2Ba_3gydF4y2Ban .此外,粒状铁gydF4y2Ba_3gydF4y2BaN NPs多孔结构。NG裹铁gydF4y2Ba_3gydF4y2BaN NPs 20 - 30 nm的条令。菲gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba(电子邮件保护)gydF4y2Ba比表面积高17.06米gydF4y2Ba^2gydF4y2BaggydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}平均10.6 nm的孔隙大小分布。李赛思多孔结构提供了丰富的活动网站的运输和成核在电镀/充电。gydF4y2Ba

铁的形状gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba(电子邮件保护)gydF4y2Ba/ PP分离器保持不变的温度为150°C,这是远高于NG / PP和铁gydF4y2Ba_3gydF4y2BaN / PP样品,证明更高的热稳定性。裸露的PP的接触角,NG / PP、铁gydF4y2Ba_3gydF4y2BaN / PP和铁gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba(电子邮件保护)gydF4y2Ba/ PP 41.75°, 26.19°, 22.26°,分别和5.23°。因此,菲gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba(电子邮件保护)gydF4y2Ba/ PP最低接触角和电解液润湿性最高,这是有利于最大和李均匀扩散。gydF4y2Ba

密度泛函理论(DFT)结果表明,铁的铁和N原子结合gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba比只有铁原子N李更有亲和力。这李亲和力/ Fe lithiophicity进一步增加gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba(电子邮件保护)gydF4y2Ba层。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

最后,本研究的研究人员捏造Fe的防护层gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba(电子邮件保护)gydF4y2BaPP分离器。rGO层提供更好的机械强度,而多孔粒状铁gydF4y2Ba_3gydF4y2BaN NPs lithiophilic丰富活跃的网站提供锂离子扩散和成核。gydF4y2Ba

此外,电解液润湿性较低,高的比表面积,高的尺寸稳定性高达150°C, ultra-long-life,低能的衰变率,使铁gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba(电子邮件保护)gydF4y2Ba李/ PP有前途的功能化分离器制服通量和一个不受控制的李树突增长的抑制剂。gydF4y2Ba

源gydF4y2Ba

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