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青岛能源所揭示下一代锂金属电极的工作机制
发布时间:2020-04-21 22:02    文章作者:ag8亚洲国际游戏

  作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。/ 更多简介 +

  中国科学技术大学(简称“中科大”)于1958年由中国科学院创建于北京,1970年学校迁至安徽省合肥市。中科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

  中国科学院大学(简称“国科大”)始建于1978年,其前身为中国科学院研究生院,2012年更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学体制,与中国科学院直属研究机构在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面共有、共治、共享、共赢,是一所以研究生教育为主的独具特色的研究型大学。

  上海科技大学(简称“上科大”),由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设,2013年经教育部正式批准。上科大秉持“服务国家发展战略,培养创新创业人才”的办学方针,实现科技与教育、科教与产业、科教与创业的融合,是一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

  锂离子电池如今已被用于从手机到笔记本电脑和电动汽车的各个领域,数据显示,2018年我国锂电池行业市场规模已达到820亿元。预计到2024年,我国锂电池行业市场规模将超过1500亿元。进入21世纪,随着社会的进一步发展,人们对锂电池的能量存储与使用寿命提出了更高的要求。

  从电极材料来看,目前商用锂离子电池负极材料为碳,其容量约为372mAh/g。与之对比,锂金属负极的容量约为3860mAh/g,约为碳负极材料的10倍有余。但是,在实际使用过程中,锂金属电极有锂枝晶产生,由锂金属电极组成的锂金属电池,其库伦效率低、循环寿命短。为解决这一问题,研究学者提出各种方法来提升锂金属电极的使用寿命。虽然这些方法在一定程度上提升了锂金属电池的循环寿命(800圈),但与商用锂离子电池的循环寿命(~2000圈)相比还有很大差距。为更有效地解决锂枝晶生长问题,提升锂金属电池的库伦效率、使用寿命,亟需进一步加深对锂金属电极的工作机制的理解。

  中国科学院青岛生物能源与过程研究所先进电池正极材料研究组博士孙富,采用无损、原位同步辐射X射线三维断层扫描成像技术深入研究锂金属电极在循环过程中的工作机制,研究对象为使用三种不同方法修饰/保护的锂金属电极。无损、原位同步辐射X射线成像结果显示,使用三种不同方法修饰/保护的锂金属电极在循环过程中仍然会发生不可逆的形貌转变。与此同时,在组成的对电池循环效率≥99%的情况下,枝晶状微型结构的锂仍然会产生。此项研究揭示了下一代锂金属电极的工作机制,也极大加深了人们对锂金属电极工作机制的理解。此项研究成果发表在电化学领域期刊ACS Energy Letters。

  锂离子电池如今已被用于从手机到笔记本电脑和电动汽车的各个领域,数据显示,2018年我国锂电池行业市场规模已达到820亿元。预计到2024年,我国锂电池行业市场规模将超过1500亿元。进入21世纪,随着社会的进一步发展,人们对锂电池的能量存储与使用寿命提出了更高的要求。

  从电极材料来看,目前商用锂离子电池负极材料为碳,其容量约为372mAh/g。与之对比,锂金属负极的容量约为3860mAh/g,约为碳负极材料的10倍有余。但是,在实际使用过程中,锂金属电极有锂枝晶产生,由锂金属电极组成的锂金属电池,其库伦效率低、循环寿命短。为解决这一问题,研究学者提出各种方法来提升锂金属电极的使用寿命。虽然这些方法在一定程度上提升了锂金属电池的循环寿命(800圈),但与商用锂离子电池的循环寿命(~2000圈)相比还有很大差距。为更有效地解决锂枝晶生长问题,提升锂金属电池的库伦效率、使用寿命,亟需进一步加深对锂金属电极的工作机制的理解。

  中国科学院青岛生物能源与过程研究所先进电池正极材料研究组博士孙富,采用无损、原位同步辐射X射线三维断层扫描成像技术深入研究锂金属电极在循环过程中的工作机制,研究对象为使用三种不同方法修饰/保护的锂金属电极。无损、原位同步辐射X射线成像结果显示,使用三种不同方法修饰/保护的锂金属电极在循环过程中仍然会发生不可逆的形貌转变。与此同时,在组成的对电池循环效率≥99%的情况下,枝晶状微型结构的锂仍然会产生。此项研究揭示了下一代锂金属电极的工作机制,也极大加深了人们对锂金属电极工作机制的理解。此项研究成果发表在电化学领域期刊ACS Energy Letters。


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