康飞宇教授AM: 重新审视天然石墨在锂离子电池中的作用 2023年10月15日 下午4:47 • 未全平台发布, 顶刊 • 阅读 21 石墨的种类包括人造石墨与天然石墨(NG),石墨因具有高理论容量、合适的锂化/脱锂电位而广泛的应用于锂离子电池(LIB)负极。NG包含片状石墨(FG)和微晶石墨(MG),两种石墨在中国的产量都非常高。在过去的30年中,许多研究团队专注于开发改性NG及其衍生材料,这促进了其在LIBs中的广泛应用。然而,很少有文章关注LIBs中使用的NG基材料的研究进展。 在此,清华大学深圳研究生院康飞宇教授等人全面概述了正蓬勃发展的LIB中NG基材料的研究进展,涵盖了NG基材料的基本机制、详细应用和前景。其中不仅包涵了结构和性能、改性、衍生物和复合材料等方面,而且还涉及了石墨在混合锂离子/锂金属电池和全固态锂电池中的应用。 作为LIBs的负极材料,FG具有较高的比容量和初始库伦效率(ICE),但循环稳定性较差。MG表现出更好的循环稳定性和出色的高倍率性能但ICE较低。此外,FG和MG都受到快速充电和低温条件下锂沉积问题的困扰,这限制了LIB的运行环境。 图1. FG和MG的TEM图像、电子衍射图及结构模型 循环稳定性和快速充电能力是最先进的电气设备中使用的LIB的NG负极的关键特性。其中,NG的轻度剥离改性和碳涂层及通过开发新的电解液配方优化其SEI的成分和结构是非常实用的解决方案。在容量提升方面,将NG与其他高容量材料(如Si、Sn、Ge和P)复合是未来实现更高能量密度的LIB最有可能的策略。使用混合石墨-锂金属负极组装锂电池与传统的锂离子电池制造技术兼容,还可以同时实现电池的更高安全性和更高容量,以实现近期商业化。 此外,应通过一些原位观察方法揭示结构演化机制,以指导石墨-锂金属负极的发展以实现高比容量和长循环寿命。最后,为了实现锂电池更高的安全性和能量密度,应更加注意稳定SSE和混合石墨-锂负极之间的界面。通过上述策略,相信基于NG的材料将为下一代高能量密度和长循环寿命LIB的实际应用铺平道路。 图2. 石墨封装的锂金属混合负极的示意图和放电电压 Revisiting the Roles of Natural Graphite in Ongoing Lithium-ion Batteries, Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202106704 原创文章,作者:v-suan,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/15/ac2a218e70/ 电池 赞 (0) 0 生成海报 微信扫码分享 相关推荐 劳伦斯伯克利国家实验室CM: 主动学习引导金属卤化物钙钛矿结晶的维度控制 2023年10月15日 冯新亮院士,第85篇Angew.! 2023年10月12日 侴术雷Angew.:基于普鲁士蓝类似物的450 Wh/kg钠离子电池! 2024年1月11日 苏州大学,2023年首篇第一单位Nature! 2024年1月18日 张世超/邢雅兰/周光敏ACS Nano综述:用于柔性锂硫电池的石墨烯基材料 2023年10月23日 唐永炳/周小龙/郑勇平等AM: 超强离子导体实现锂金属负极无枝晶 2023年11月1日