女人自慰AV免费观看内涵网,日韩国产剧情在线观看网址,神马电影网特片网,最新一级电影欧美,在线观看亚洲欧美日韩,黄色视频在线播放免费观看,ABO涨奶期羡澄,第一导航fulione,美女主播操b

0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評論與回復
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學習在線課程
  • 觀看技術視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

新型四氫呋喃局部飽和電解液激活超低溫鋰金屬電池

鋰電聯(lián)盟會長 ? 來源:能源學人 ? 2023-04-03 15:00 ? 次閱讀

【研究背景】

當前,鋰金屬電池(Li-metal batteries, LMBs)由于具備高理論能量密度(> 350 Wh kg-1)被譽為下一代二次電池的“圣杯”。盡管如此,我們不得不面對LMBs在實際工作環(huán)境中所面臨的困境,特別是在惡劣的0 ℃以下條件。在超低溫下運行的LMB將很容易由于一系列的負面 影響而失效,如緩慢的電荷轉移動力學,不均勻的鋰沉積行為,以及常規(guī)電解質較差的流動性等。具體來說,為了提高鋰金屬電池體系的能量密度和抑制低溫下的能量衰減,體相電解質扮演著相當關鍵的位置。

【工作介紹】

近日,中國科學院福建物質結構研究所張易寧團隊首次提出了一種以四氫呋喃(THF)為主體溶劑的局部飽和電解液(Tb-LSCE),該電解液很好解決了LMBs不穩(wěn)定的鋰-電極/電解質相界面(LEI)問題、鋰沉積行為的均勻性問題以及在超低溫下的放電阻礙問題(圖1)。搭載Tb-LSCE的Li-Li對稱電池在30 ℃和-30 ℃條件下能夠分別穩(wěn)定地沉積-溶解超過1600小時和1100小時;在30 ℃下,Li-Cu對稱電池也達到了驚人的99.7%百圈平均庫倫效率。

組裝的Li-NCM523全電池展現(xiàn)了優(yōu)異的低溫性能(在-30 ℃下能夠放出73.3%的室溫容量)以及長周期循環(huán)可逆性(160次循環(huán),80.7%容量保留),超高正極負載量19.7 mAh g-1下也能保證50圈內(nèi)平穩(wěn)運行(50個周期內(nèi)僅犧牲1.7%的容量)。這項工作概述了一種低成本并且高效的電解液設計方案,實現(xiàn)了極端低溫條件下激活實用的鋰金屬電池,為鋰金屬電池電解液工程貢獻了寶貴設計思路和理論背景。

9551ffac-d1e7-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

圖1.THF基局部飽和電解液作用機制及反溶劑TTE的去溶劑化效應

【內(nèi)容表述】

傳統(tǒng)LMB電解液的設計思路通常聚焦在以乙二醇二甲醚為代表的鏈狀醚上,盡管鋰主體的兼容性得到改善,但多Lewis acid結合位點也帶來了低溫下Li+較差的去溶劑化行為。該團隊發(fā)現(xiàn)單Lewis acid結合位點的四氫呋喃不僅具有中等的介電常數(shù)(7.4 c/v.m)還擁有較低的Li+去溶劑化能(-2.13 eV),保證了Li+良好絡合能力的同時,具備高效的去溶劑化能力。此外,四氫呋喃還具有超低熔點(-108.5 ℃),低粘度(0.55 mPa·S, 20 ℃),低密度(0.89 g·mL-1, 20 ℃),低成本(48 €·L-1)等一系列優(yōu)勢。

95614886-d1e7-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

圖2.電解液的溶劑化結構研究

在Tb-LSCE中,反溶劑1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)的加入增加了溶劑化物AGG-II的比例,進一步促進了Li+的去溶劑化,降低了FSI-的本征LUMO值(2.19 eV到1.73 eV), DFT模擬顯示,一個Li+與超過4個TTE配位后,結合能ΔEbind幾乎不發(fā)生改變(未能高于鋰鹽LiFSI的解離能-6.39 eV), 盡管一開始的ΔEbind甚至要高于與THF配位的情況,進一步說明了帶多負電性含氟官能團的反溶劑TTE無法溶解Li鹽,但是能夠對原溶劑化環(huán)境產(chǎn)生影響,優(yōu)化了原本電解液的溶劑化鞘層結構。

957ca892-d1e7-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

圖3.Li-Li對稱電池搭載不同電解液的電化學行為研究

使用Tb-LSCE的Li-Li對稱電池展現(xiàn)了優(yōu)異的沉積-溶解可逆性,在30 ℃和-30 ℃下能夠分別穩(wěn)定地循環(huán)超過1600 h和1100 h (圖3a,b,c,d), 同時也展現(xiàn)了在不同電流密度下優(yōu)異的抗極化能力(圖3e,f),在三種研究電解液中有著最高的交換電流密度值(0.85 mA cm-2, 圖3g)。

95a2efb6-d1e7-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

圖4.Li-Cu電池的庫倫效率測試

通過經(jīng)典的Aurbach法測試Li-Cu電池的n次平均庫倫效率CEavg-n值, 得益于Tb-LSCE優(yōu)異的浸潤性以及對Li金屬的相容性,使用Tb-LSCE的Li-Cu電池的CEavg-2和CEavg-100分別為93.1%以及99.7%,遠高于對比組的飽和電解液Tb-SCE和商業(yè)化碳酸酯電解液Eb-STE。

95d01e46-d1e7-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

圖5.Li金屬在不同溫度下生長形態(tài)的SEM表征

30 ℃下,在Tb-LSCE中沉積生長的Li呈現(xiàn)出致密和均勻的塊狀形態(tài),并且向上生長的趨勢不明顯。-30 ℃下,得失電子的反應速率大大降低,電荷轉移動力學變得遲滯,因而Eb-STE中生長出針刺狀的Li枝晶(圖5g),Tb-SCE中生長出不均勻的片狀形貌(圖5h),但Tb-LSCE中生長的Li塊仍然保持均勻,表現(xiàn)出優(yōu)異的Li沉積行為(圖5i)。

95fdc134-d1e7-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

圖6.不同Li電極/電解液界面層的化學組分分析

由于所研究的不同電解液的溶劑化鞘層結構的不同,LEI的界面化學成分和空間分布也有所不同。Tb-LSCE中,由陰離子FSI-和反溶劑TTE協(xié)同參與構筑了LEI的界面化學,相應的LEI層有著更薄的有機層和更厚的無機層。

96223a78-d1e7-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

圖7.搭載不同電解液的Li-NCM523電池的電化學性能分析

使用Tb-LSCE的Li-NCM523電池展現(xiàn)了優(yōu)異的循環(huán)可逆性,在3.0-4.3 V的工作電壓,0.3 C的充/放電倍率協(xié)議下,組裝的Li-NCM523電池能夠穩(wěn)定循環(huán)超過160次(80.7%的初始容量保留率)。此外,在嚴峻的超低溫條件下(-30 ℃),搭載Tb-LSCE的電池仍然能夠保留約73.3%的室溫放電容量,體現(xiàn)了該電解液在實際電池體系中優(yōu)異的低溫適應能力。

【結論】

這項工作在以DME為代表的鏈狀醚類溶劑大規(guī)模的使用背景下,首次利用單Lewis acid結合位點的環(huán)狀THF所具備的低去溶劑化能、低熔點等特質設計了一種新型的局部飽和電解液,通過譜學表征和計算模擬相結合詳細探究了反溶劑TTE在溶劑化鞘層結構中建立的機制,NMR(一維譜和二維譜)以及Raman光譜揭示了加入反溶劑后對原本飽和濃度狀態(tài)的溶劑化結構所起的影響。TTE加入后Li+與THF溶劑的溶劑化強度被削弱,DFT理論計算結果量化了單分子TTE削弱的情況、 加入TTE后7Li NMR中的特征峰向低場移動,同軸標定法測試的2D COSY出現(xiàn)了非對角線區(qū)域的信號、Raman表征所測得的AGG-II含量增加并且Li+去溶劑化能力的增強能夠對電池的低溫性能有著顯著提升。

此外TTE的加入也降低了原本FSI-的LUMO能級,使得FSI-更容易被還原分解,協(xié)同調控了LEI的界面化學,使得Li沉積/溶解過程更加可逆。此外,通過不斷模擬不同數(shù)量TTE以及THF與Li+配位的數(shù)量探究Ebind的變化從而從熱力學角度判斷TTE不溶解鋰鹽的特性卻在電解液溶劑化鞘層結構所起的關鍵性作用。所設計的先進電解液很大程度上解決了鋰金屬電池在極低溫度條件下面臨的放電阻礙和沉積均勻性問題,為鋰金屬電池在惡劣的超低溫條件下的穩(wěn)定運行提供了可能,也為其他堿金屬(如Na/K/Zn/Mg)電池體系的電解液工程提供了重要的參考價值。






審核編輯:劉清

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內(nèi)容侵權或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
  • 鋰電池
    +關注

    關注

    260

    文章

    8341

    瀏覽量

    174821
  • 電解質
    +關注

    關注

    6

    文章

    821

    瀏覽量

    20583
  • DFT
    DFT
    +關注

    關注

    2

    文章

    233

    瀏覽量

    23219
  • 鋰金屬電池
    +關注

    關注

    0

    文章

    140

    瀏覽量

    4525

原文標題:中科院福建物構所張易寧團隊EnSM:新型四氫呋喃局部飽和電解液激活超低溫鋰金屬電池

文章出處:【微信號:Recycle-Li-Battery,微信公眾號:鋰電聯(lián)盟會長】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

收藏 人收藏

    評論

    相關推薦
    熱點推薦

    非接觸式位傳感器精準檢測電解液位優(yōu)選方案

    在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中,電解液位檢測是一項至關重要的任務,其準確性直接關系到設備的穩(wěn)定運行和產(chǎn)品質量。傳統(tǒng)接觸式位傳感器由于直接接觸電解液,容易受到腐蝕、污染和粘附等問題,從而導致測量
    的頭像 發(fā)表于 04-12 10:53 ?246次閱讀
    非接觸式<b class='flag-5'>液</b>位傳感器精準檢測<b class='flag-5'>電解液</b><b class='flag-5'>液</b>位優(yōu)選方案

    全固態(tài)金屬電池的最新研究

    成果簡介 全固態(tài)金屬電池因其高安全性與能量密度而備受關注,但其實際應用受限于的低可逆性、有限的正極載量以及對高溫高壓操作的需求,這主要源于固態(tài)
    的頭像 發(fā)表于 01-23 10:52 ?649次閱讀
    全固態(tài)<b class='flag-5'>鋰</b><b class='flag-5'>金屬</b><b class='flag-5'>電池</b>的最新研究

    動力鋰電池組鋰電池駐車空調電池卡車啟動電池超低溫高安全

    隨著技術的不斷進步,動力鋰電池組在卡車領域的應用越來越廣泛,它們以超低溫適應性和高安全性,成為了卡友們行車路上的堅實后盾,助力每一次的長途跋涉,為運輸事業(yè)注入源源不斷的動力,引領著行業(yè)邁向更高效、更安全的未來。
    的頭像 發(fā)表于 12-31 17:03 ?450次閱讀
    動力鋰<b class='flag-5'>電池</b>組鋰<b class='flag-5'>電池</b>駐車空調<b class='flag-5'>電池</b>卡車啟動<b class='flag-5'>電池</b><b class='flag-5'>超低溫</b>高安全

    朗凱威鋰電池組生產(chǎn)廠家全面解析:圓柱鋰電池和軟包鋰電池哪個壽命長?

    和可用容量下降,長期處于極端溫度環(huán)境使用,都會降低兩種電池壽命. 過充過放:過充會導致正極材料結構破壞、電解液分解;過放會使負極材料中的金屬析出,造成不可逆轉的容量損失,嚴重損害
    的頭像 發(fā)表于 12-25 17:19 ?729次閱讀
    朗凱威鋰<b class='flag-5'>電池</b>組生產(chǎn)廠家全面解析:圓柱鋰<b class='flag-5'>電池</b>和軟包鋰<b class='flag-5'>電池</b>哪個壽命長?

    半互穿網(wǎng)絡電解質用于高電壓金屬電池

    研究背景 基于高鎳正極的金屬電池的能量密度有望超過400 Wh kg-1,然而在高電壓充電時,高鎳正極在高度去化狀態(tài)下,Ni4+的表面反應性顯著增強,這會催化正極與
    的頭像 發(fā)表于 12-23 09:38 ?745次閱讀
    半互穿網(wǎng)絡<b class='flag-5'>電解</b>質用于高電壓<b class='flag-5'>鋰</b><b class='flag-5'>金屬</b><b class='flag-5'>電池</b>

    水系電解液寬電壓窗口設計助力超長壽命水系鈉離子電池

    【研究背景】水系鈉離子電池(ASIBs)具有高安全、低成本、快速充電等優(yōu)點,在大規(guī)模儲能中顯示出巨大的潛力。然而,傳統(tǒng)的低濃度水系電解液(salt-in-water electrolytes
    的頭像 發(fā)表于 12-20 10:02 ?1294次閱讀
    水系<b class='flag-5'>電解液</b>寬電壓窗口設計助力超長壽命水系鈉離子<b class='flag-5'>電池</b>

    快充過程析、SEI生長和電解液分解耦合機制的定量分析

    機制進行了細致深入的分析。研究結果揭示,沉積、固體電解質界面(SEI)的生長以及電解液的分解這三個關鍵過程存在著緊密的耦合作用,共同加劇了快速充電的條件下的電池性能衰減。該工作為研究
    的頭像 發(fā)表于 12-10 09:15 ?1493次閱讀
    快充過程析<b class='flag-5'>鋰</b>、SEI生長和<b class='flag-5'>電解液</b>分解耦合機制的定量分析

    鈉電新突破:實現(xiàn)寬溫長壽命電池電解液革新

    ?? 【研究背景】 鈉離子電池(SIBs)因其資源豐富、成本低等優(yōu)勢成為鋰離子電池的有力替代品。電解液是SIBs的“血液”,對電池性能如容量、倍率、穩(wěn)定性、高
    的頭像 發(fā)表于 11-28 09:51 ?1016次閱讀
    鈉電新突破:實現(xiàn)寬溫長壽命<b class='flag-5'>電池</b>的<b class='flag-5'>電解液</b>革新

    通過電荷分離型共價有機框架實現(xiàn)對金屬電池固態(tài)電解質界面的精準調控

    (-3.04 V vs SHE),被認為是次世代電池的最優(yōu)選擇。然而,金屬負極的實際應用面臨諸多挑戰(zhàn),其中最關鍵的問題是枝晶的生長和副反應的發(fā)生。這些問題不僅會導致
    的頭像 發(fā)表于 11-27 10:02 ?808次閱讀
    通過電荷分離型共價有機框架實現(xiàn)對<b class='flag-5'>鋰</b><b class='flag-5'>金屬</b><b class='flag-5'>電池</b>固態(tài)<b class='flag-5'>電解</b>質界面的精準調控

    欣界能源發(fā)布“獵鷹”金屬固態(tài)電池

    的界面處理技術和固態(tài)電解質配方。這些先進技術使得電池的單體能量密度得到了顯著提升,高達480Wh/kg。與傳統(tǒng)電池相比,這一性能提升了一倍以上,為電池行業(yè)的發(fā)展樹立了新的標桿。 “獵鷹
    的頭像 發(fā)表于 11-18 11:44 ?988次閱讀

    全固態(tài)金屬電池陽極夾層設計

    全固態(tài)金屬電池(ASSLB)由于其高能量密度和高安全性而引起了人們的強烈興趣,金屬被認為是一種非常有前途的負極材料。然而,由于
    的頭像 發(fā)表于 10-31 13:45 ?596次閱讀
    全固態(tài)<b class='flag-5'>鋰</b><b class='flag-5'>金屬</b><b class='flag-5'>電池</b>的<b class='flag-5'>鋰</b>陽極夾層設計

    一種新型的鈉金屬電池負極穩(wěn)定化策略

    金屬電池因其高理論能量密度和低氧化還原電位而具有廣泛的應用前景。然而,鈉金屬陽極與電解液之間不可避免的副反應、鈉金屬在循環(huán)過程中形成的鈉枝
    的頭像 發(fā)表于 10-28 09:36 ?976次閱讀
    一種<b class='flag-5'>新型</b>的鈉<b class='flag-5'>金屬</b><b class='flag-5'>電池</b>負極穩(wěn)定化策略

    物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中的常用電池方案_電池

    1.電池簡介 亞硫酰氯(Li/SOCl2)電池(簡稱:電池)是一種以
    的頭像 發(fā)表于 09-25 11:22 ?1153次閱讀
    物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中的常用<b class='flag-5'>電池</b>方案_<b class='flag-5'>鋰</b>亞<b class='flag-5'>電池</b>

    鎳氫電池電解液是什么

    二次電池,由正極的儲存合金、負極的鎳氫氧化物和電解液組成。其工作原理基于在正負極之間的可逆吸附和脫附。鎳氫電池具有較高的能量密度、良好的
    的頭像 發(fā)表于 07-19 15:35 ?1744次閱讀

    高壓電解電容虛標原因,高壓電解電容虛標怎么判斷

    高壓電解電容內(nèi)部使用的電解液通常是有機液體電解質。由于電解質的化學性質,電容器內(nèi)部的電解液可能會對金屬
    的頭像 發(fā)表于 06-08 17:15 ?2099次閱讀