編號：CYYJ02415
篇名：親鋰的三維二硫化錫@碳纖維布用于穩(wěn)定的鋰金屬負極
作者：王騫 吳愷 王航超 劉文 周恒輝
關鍵詞： 復合鋰負極 集流體 鋰枝晶 碳纖維布 鋰合金
機構： 北京大學化學與分子工程學院 北京化工大學理學院和能源學院 北京市動力鋰離子電池工程研究中心
摘要： 金屬鋰由于其高的比容量,低的電極電勢和輕質(zhì)等特點被認為是下一代高能量密度鋰金屬二次電池負極材料的最佳選擇。然而,充放電循環(huán)中不均勻的鋰沉積會導致嚴重的體積變化和大量的鋰枝晶形成,從而影響了電池的庫倫效率甚至會帶來嚴重的安全隱患。為此,本文設計了一種親鋰的三維二硫化錫@碳纖維布復合基底材料,并作為集流體將其應用于金屬鋰電池上。一者,高比表面積的三維碳纖維骨架可以適應充放電過程中的體積變化并且有效地降低局部電流密度,從而確保鋰的均勻沉積。二者,表面修飾的SnS2層在鋰沉積過程中可以形成Li-Sn合金界面層,誘導鋰的沉積并降低過電勢。最終,實驗結果表明:使用所制備的復合集流體與金屬鋰搭配組成的半電池可以在5 mA·cm-2的高電流密度下以>98%的庫倫效率穩(wěn)定循環(huán)100周以上。此外,在承載10 mAh·cm-2的金屬鋰后,復合的鋰負極無論是在對稱電池還是與磷酸鐵鋰組裝成的實際電池中,均可以在高的電流密度下實現(xiàn)穩(wěn)定的循環(huán)。我們相信這一復合的集流體構建策略對于設計安全穩(wěn)定的鋰金屬電池或器件具有重要意義。
