一片人工SEI膜，助攻鋰金屬電池實用化！
時間:2018-09-25 10:38來源:納米人 作者:綜合報道
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研究亮點：
1.提出了一種新型的人工SEI膜制備策略。
2.構建了更具實用性能的鋰金屬全電池。
實用化的鋰金屬電池，需要能夠充分、可逆地利用微薄的鋰金屬負極。要實現這一目標，科研人員需要在不增加電池重量的情況下解決SEI膜的兩大問題：1)調控界面傳遞;2)保護高反應活性的金屬。
有鑒于此，韓國科學技術研究院Won Il Cho和美國康奈爾大學Lynden A. Archer團隊利用LB法制備了一種基于磷酸鹽修飾還原氧化石墨烯的人工SEI膜(LBASEIs)。
圖1. LBASEIs及LBASEIs Li電極制備示意圖
設計原則：
LBASEIs能通過簡便的方法快速規模化制備得到，而石墨烯表面含有豐富的官能團，包括磷酸鹽、N等，確保LBASEIs和鋰金屬緊密結合，防止高反應活性的鋰金屬和液體電解質之間發生副反應。同時，有利于實現平面二維結構的電沉積鋰。
性能測試：
研究人員基于鋰金屬負極，LBASEIs，高負載量的商業NCM正極構建了扣式和袋式鋰金屬全電池，并表現出高度可逆和穩定工作性能。即便鋰金屬只有20μm厚，只要正負極容量匹配，至少可以穩定循環200圈。
圖2. LBASEIs電化學性能
圖3. LBASEI Li電化學性能
圖4. 全電池電化學性能測試
機理研究：
為了弄清楚為什么LBASEIs能夠起作用，研究人員采用了表面表征技術和理論計算方法。結果表明，磷酸鹽功能化修飾的還原氧化石墨烯促進了鋰電沉積的成核，在鋰金屬負極表面形成一種可持久的保護層，從而實現對負極/電解質界面電遷移行為的調控，確保鋰在液體電解質和平面固體表面的界面上均勻遷移。
圖5. LBASEIs表面的Li活性位點
圖6.Li成核的過電位分析
圖7. LBASEIs表面Li遷移性能
總之，這項研究提出了一種新型的SEI膜制備技術，為鋰金屬電池的實用化提供了新思路。
(責任編輯：子蕊)
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