硅基负极和锂金属负极制备研究进展

发布日期:2020-08-27  来源:高工锂电网

核心提示:陈丽娜介绍道,硅基负极材料纳米化可以优化材料性能,主要是进行表面包覆,包括石墨烯包覆纳米硅、人工SEI包覆纳米硅以及协同包覆。
 硅基材料商业化前景广阔,但由于硅在充放电过程中会发生剧烈的体积收缩,体积的剧烈变化会导致内部机械机构失效,从而使得硅负极的循环寿命难达预期,因此尚未在锂电池中大规模应用。
 
锂金属负极的容量为3860 mAh/g,并且具有优异的导电性,也是一种理想的负极材料。但是金属锂负极在充放电过程中会产生锂枝晶,锂枝晶在生长过程中会不断消耗电解液并导致金属锂的不可逆沉积,形成死锂造成低库伦效率。甚至还会刺穿隔膜导致电池内部短接,造成电池的热失控引发燃烧爆炸。
 
针对解决硅碳负极和锂金属负极的商业化应用难题,哈尔滨工业大学(深圳)博士后陈丽娜发表了“高能量密度锂离子电池硅碳和锂金属负极材料设计及制备研究”的主题演讲。
 
在硅基负极研究方面,陈丽娜介绍道,硅基负极材料纳米化可以优化材料性能,主要是进行表面包覆,包括石墨烯包覆纳米硅、人工SEI包覆纳米硅以及协同包覆。
 
总体来看,实现多种形貌的纳米硅的结构设计,大大提高硅碳材料作为锂离子电池负极的电化学性能:
 
石墨烯包覆纳米硅可以有效的缓冲硅的膨胀,大大提高硅负极材料导电性及其倍率性能。
 
高离子导电的人工SEI包覆纳米硅,能够减少电解液在硅表面的分解,并提高纳米硅颗粒的循环结构稳定性。
 
固态电解质和石墨烯双包覆协同作用可以从电子导电和离子导电以及SEI稳定性等方面提高硅负极综合性能。
 

 
在金属锂负极研究及其应用方面,陈丽娜主要从非原位人工SEI构建及固态电池应用、亲锂性三维载体诱导金属锂均匀形核、锂金属生长方向控制、金属锂负极原位改性及其锂空气电池应用四个方面进行阐述。

 
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