親鋰的三維二硫化錫@碳纖維布用于穩(wěn)定的鋰金屬負(fù)極

編號(hào)：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(fù)極

作者：王騫 吳愷 王航超 劉文 周恒輝

關(guān)鍵詞： 復(fù)合鋰負(fù)極 集流體 鋰枝晶 碳纖維布 鋰合金

機(jī)構(gòu)： 北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院 北京化工大學(xué)理學(xué)院和能源學(xué)院 北京市動(dòng)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(shì)和輕質(zhì)等特點(diǎn)被認(rèn)為是下一代高能量密度鋰金屬二次電池負(fù)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(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的體積變化和大量的鋰枝晶形成,從而影響了電池的庫(kù)倫效率甚至?xí)�帶�?lái)嚴(yán)重的安全隱患。為此,本文設(shè)計(jì)了一種親鋰的三維二硫化錫@碳纖維布復(fù)合基底材料,并作為集流體將其應(yīng)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(yīng)充放電過(guò)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(guò)程中可以形成Li-Sn合金界面層,誘導(dǎo)鋰的沉積并降低過(guò)電勢(shì)。最終,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:使用所制備的復(fù)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(kù)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(fù)合的鋰負(fù)極無(wú)論是在對(duì)稱電池還是與磷酸鐵鋰組裝成的實(shí)際電池中,均可以在高的電流密度下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的循環(huán)。我們相信這一復(fù)合的集流體構(gòu)建策略對(duì)于設(shè)計(jì)安全穩(wěn)定的鋰金屬電池或器件具有重要意義。