金属锂
- 金属锂表面Sn-Al 双金属包覆层的构筑及其空气稳定性研究
611731)金属锂具有极高质量比容量(3860 mAh/g)和最低的氧化还原电位(-3.045 V vs.标准氢电极),是实现高能量密度电池的首选负极材料,因此以金属锂作为负极材料的锂二次电池是最有前景的下一代电化学储能器件[1-3]。然而金属锂负极在过去几十年的研发过程中虽有很大突破,但其电化学性能的提升不显著,且金属锂易于在潮湿空气中反应失活,从而导致金属锂电池面临请如大规模组装条件苛刻、成本高昂等问题。当前的研究对如何提高金属锂空气稳定性的关注较少
电子元件与材料 2023年9期2023-11-14
- 美国能源巨头欲加速提锂业务布局
进入到寻求提取金属锂的队列之中。在近日的美股第二季度财报季中，多家大型能源公司的高管在谈话中清楚地表明，他们正在认真地找寻提取金属锂的方法。埃克森美孚首席执行官Darren Woods 告诉分析师，这家美股市值最高的能源公司能够“以比传统采矿低得多的成本”生产锂。雪佛龙的首席执行官Mike Wirth 也表示，作为一家在开采石油和天然气方面拥有丰富经验的公司，提取锂金属符合雪佛龙的“核心能力”。这些迹象都表明，能源巨头们看到了开采这项原本是油气副产品的矿物
矿山安全信息 2023年28期2023-09-23
- 复合金属锂负极的定量模型新进展
类负极材料中，金属锂具有极高比容量(3860 mAh/g)和极低电极电势(-3.04 V相比于标准氢电极电势)[1-3]，是能源材料领域极具前景的核心负极体系。在金属锂电池中，金属锂的不均匀沉积会导致锂枝晶生长、界面副反应增加并加剧负极体积膨胀，从而降低电池的充放电效率和循环寿命[4-12]。为了解决这些问题，可以采用设计高稳定性的液态或固态电解质[13-18]，添加人工保护层[19-22]及构筑三维复合锂负极[23-24]等方法。特别是将锂金属与三维骨架
储能科学与技术 2023年7期2023-07-31
- 提升SiO基材料首次库仑效率的研究进展
技术可分为超薄金属锂带压延法[9-14]、固相预锂法[15]、化学液相预锂法[2,16-17]、稳定锂金属粉末(SLMP)预锂法[18-22]、锂合金热还原法[23-25]和镁热还原法[26-27]等。此外，电化学锂化法[20]、正极补锂法等[21]并不是直接与SiO基负极材料复合的方法。补锂可帮助SiO材料在实现高容量、高ICE的同时，兼顾循环稳定性，对高比能量锂离子电池技术开发而言十分重要。好的补锂技术方案应满足以下几点：①在确保高比容量的前提下，提高
电池 2022年4期2022-11-21
- 生物质炭材料在金属锂负极中的应用
7]。近年来，金属锂作为锂电池负极材料引起了研究人员的广泛关注，其具有极高的理论比容量（3 860 mAh/g）、最低的负电位（−3.04 V vs 标准氢电极）和较低的重量密度（0.534 g/cm3），与单质硫或氧气等高容量正极材料匹配，其理论能量密度可达到2 600 Wh/kg。然而，金属锂负极在实际应用过程中仍面临巨大挑战[8-12]，金属锂的不可控沉积引起枝晶生长，刺穿隔膜导致电池短路并引起热失控，造成电池爆炸；金属锂化学性质活泼，在充放电过程中
新型炭材料 2022年4期2022-08-14
- 抑制金属锂二次电池锂枝晶生长的研究进展
论比能量更高的金属锂作为二次电池的负极材料则是上上之选。1 金属锂二次电池的发展、工作原理及存在的问题1.1 金属锂二次电池的发展金属锂之所以是二次电池负极的首选材料，主要是由于金属锂相对于标准电势的电位最低(－3.04 V)、理论比容量高(3 860 mAh/g)，同时金属锂的密度也极低(0.53 g/cm3)[5]。20 世纪70 年代，埃克森美孚公司首先开发了可用在数字手表、计算器和可植入医疗设备上的金属锂一次电池。第一代商用可充电金属锂电池在20
电源技术 2022年7期2022-08-12
- 原位构建富氟SEI的凝胶电解质用于金属锂二次电池
间续航的要求。金属锂具有低的标准电极电位(-3.04 V)、高的质量比容量(3860 mAh·g-1)以及低的质量密度(0.534 g·cm-3)等优点，在高能量密度电池中极具应用潜力。将其与常规正极材料配对组成金属锂二次电池(lithium metal rechargeable batteries，LMBs)后，电池的能量密度会有大幅度的提升[1-3]。然而，金属锂的高反应活性会导致其与电解液接触时自发形成SEI，而SEI的稳定性又与电池性能密切相关。同
化工学报 2022年7期2022-08-10
- 三维大孔/介孔碳-碳化钛复合材料用于无枝晶锂金属负极
从负极材料看，金属锂由于其高的比容量(3860 mAh·g-1)，低的电极电势(-3.04 V vs.标准氢电极)和密度(0.59 g·cm-3)等优点，被认为是最有前途的下一代负极材料之一10-15。但是，金属锂负极的实际应用仍然面临着严重的问题。首先，金属锂沉积/剥离的过程中大的体积膨胀会导致固体电解质界面(solid electrolyte interface，SEI)膜的破裂，加速死锂的生成和电解液的消耗。其次，锂金属在集流体上的不均匀沉积会导致锂
物理化学学报 2022年6期2022-08-10
- 高能量密度全固态锂金属电池Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12基锂硼负极的制备及性能
杯”级材料——金属锂负极，由于具有高能量密度3 860 mAh/g和极负的电势(-3.04 V vs SHE)再次走进了科研人员的视野[2-5]。但是，当金属锂负极应用于现有的商用锂离子电池所采用的有机电解液时，极易发生一系列副反应，导致锂枝晶的生长、电极粉化脱落，最终导致电池失效[6-7]。因此，为了使高能量密度的金属锂负极得到广泛应用，就必须寻找一种能与金属锂负极稳定匹配的电解质，从而解决电池安全问题。氧化物固态电解质由于具有对金属锂稳定、相对较高的离
华南师范大学学报（自然科学版） 2022年3期2022-07-18
- 实用化复合锂负极研究进展
前研究的热点。金属锂由于其具有极高的理论比容量(3860 mAh/g)和极低的电极电势(-3.04 V，相比于标准氢电极电势)，一直被认为是未来高比能电池最优选的负极材料之一[5-7]。然而，金属锂也存在着枝晶生长、体积膨胀等一系列的问题，这些问题一直阻碍着金属锂的实际应用[8-9]。为了解决上述问题，研究者们开发了一系列策略来抑制金属锂枝晶的生长，改善金属锂负极循环过程中的体积膨胀，如调控电解液组成[10-16]、添加人工保护层[17-27]、应用固态电
储能科学与技术 2022年6期2022-07-07
- 真空下金属锂蒸发速率的测定与分析
等[6-8].金属锂的提纯方法有机械净化法、化学净化法和真空蒸馏法，机械净化法是在惰性气体、凡士林或液体石蜡的保护下，根据比重的不同对原料进行过滤使杂质分离[9].化学净化法能够去除锂中氮、氧、钾和钠等杂质，常与机械净化法一起使用，先通过机械过滤以除去工业纯锂中以化合物形式存在的大量氮和氧，再用海绵钛等脱气剂进行化学净化.真空蒸馏法是基于在一定温度下各元素具有不同的蒸气压，利用各元素的气化和冷凝的不同性质，对金属锂进行提纯.真空蒸馏法根据具体工艺流程可分为
昆明理工大学学报(自然科学版) 2022年3期2022-07-07
- 锂金属负极的研究进展
得到一种复合的金属锂电极，具有约3390 mAh·g-1的比容量。其与钴酸酸锂正极组装的电池展现出了优异的电化学性能。研究证明：在该复合电极中，rGO具有三种作用。首先，其可以作为一种稳定的骨架，其次，其表面含有亲锂性的含氧官能团，可以诱导金属锂的均匀沉积，此外，由于金属锂存在于rGO的层间，rGO也可以作为金属锂的稳定的SEI膜。Yu等人[2]在石墨烯泡沫上修饰了多种金属氧化物纳米片，并让该纳米片与熔融的金属锂发生氧化还原反应从而构造复合负极，如图1所示
船电技术 2022年6期2022-07-04
- 纳米铁酸锌修饰隔膜实现金属锂负极的高稳定性
更高能量密度的金属锂基电池(如锂氧电池、锂硫电池和锂基全固态电池)是下一代锂离子电池发展方向[6-9].这些电池体系均需要采用金属锂作为负极.然而，金属锂负极在充/放电过程中容易产生锂枝晶和电极粉化的问题，导致金属锂腐蚀和电解液消耗，从而降低电池的库仑效率和循环稳定性[10-12].此外，锂枝晶的生长很容易导致电池短路，引发热失控、着火、爆炸等严重的安全问题[13-15].这些缺陷主要归因于金属锂在充放电过程中锂离子(Li+)的不均匀沉积和体积的较大变化.
吉林师范大学学报（自然科学版） 2022年2期2022-05-26
- 锂硫电池的研究现状及进展
单质硫为正极，金属锂为负极的锂硫电池，是一个具有高理论比容量和能量密度的新的二次电池体系，其能量密度比锂离子电池高，加上单质硫在地球上储量丰富、价格低廉、对环境友好等特点被认为是最有希望取代锂离子电池的储能体系。本文就锂硫电池的简介、研究瓶颈、电池正极、负极以及电解质现状展开阐述。图1 不同形式的电化学储能体系的能量密度图[3]1 锂硫电池简介1.1 锂硫电池的工作原理锂硫电池工作原理如图2 所示[4]。负极金属锂被氧化释放出锂离子和电子，同时与电解液接触
电源技术 2022年3期2022-03-30
- 冷冻电镜表征锂电池中的辐照敏感材料
、负极材料(如金属锂和硅负极等)和新型电池体系(如金属锂电池、锂-硫电池、锂-氧电池和全固态电池等)应运而生[2]。然而，这些新型电池材料和体系存在许多未解决的问题，限制了它们的实际应用，如硅负极巨大的体积变化容易引起颗粒破碎粉化[3]、金属锂电池中枝晶生长引发的安全问题[4]、锂-硫电池的穿梭效应导致活性物质的损失[5]、锂-氧电池中副反应产物的生成阻碍进一步电化学反应[6]以及全固态电池中的固-固界面问题[7]等。解决这些问题的前提是需要研究人员深刻了
储能科学与技术 2022年3期2022-03-23
- 锂/六氟化硫热源启动技术研究
在几秒内实现了金属锂的液化且锂液温度超过400℃, 点火后合理控制氧化剂和冷却水的进入时间次序和流量匹配方式可实现锅炉反应器的持续稳定工作。无人水下航行器; 锂/六氟化硫; 闭式循环动力系统0 引言无人水下航行器(unmanned undersea vehicle, UUV)有着广泛而重要的军事和民用前景, 近年来受到国际上的充分重视, 并得到长足的发展。目前大多数UUV采用电动力系统, 电动力系统具有隐蔽性好、无尾迹、噪声低、对深度不敏感, 操作安全,
水下无人系统学报 2021年6期2022-01-15
- 二次电池中金属锂负极沉脱机理研究进展
业的研究热点。金属锂有着极高的理论比容量和极低的还原电极电势，使其可与其他正极材料组装成具有更大工作电压、更高能量密度的二次电池。因此，以金属锂为负极材料的锂金属电池成为了最有希望实现更高能量密度的二次电池体系，包括下一代锂离子电池、锂硫电池、锂氧电池等(图1)[3]。然而，金属锂负极难以实现稳定可控的沉脱形貌，其固体电解质界面膜(solid electrolyte interphase，SEI膜)也没有足够的稳定性，这些给锂金属电池带来了实际循环效率较低
化工学报 2021年12期2022-01-10
- 锂金属负极的改性策略的研究进展*
料[3-5]。金属锂拥有高理论容量(约3 860 mAh/g)和最低的电化学电势(-3.040 V，SHE)，可以提供高的能量密度和宽的电压窗口，是下一代高能量密度二次电池的理想负极材料之一[6-7]，有望突破锂离子电池400 Wh/kg的能量密度瓶颈。锂作为碱金属，最外层仅有一个电子，具有很高的反应活性和还原性，易与电解液反应生成固态电解质界面(SEI)，SEI膜能让电解液中的Li+自由通过，但不允许电解液的其他成分进出，这有效阻止了电解质的分解；另外，
功能材料 2021年11期2021-12-14
- 电解法生产电池级锂及高纯级锂工艺浅析
400013)金属锂具有质量轻、负电位高、比能量大等优点，是一种新的电池能源材料[1]。锂电池具有比能量大、电池电压高的电性能，并且放电电压平稳，工作温度范围宽(-40～50 ℃)，低温性能好，贮存寿命长的优点，已被广泛应用于飞机航空领域、军事领域、电子产品领域、医疗器械等。同时在应用锂量较大的锂电池、含锂结构合金以及核能发电等高新技术领域均要求锂的纯度在99.95%以上[2]。生产厂家根据市场需求进一步增加精炼工艺流程提高金属锂纯度。目前金属锂的冶炼工艺
工业加热 2021年8期2021-09-11
- 全固态锂电池中金属锂负极及其界面设计的研究进展
负极的电势差。金属锂由于其高理论比容量(3860 mAh/g，比石墨负极高10倍)、低电势(-3.040 Vvs标准氢电极)和低密度(0.59 g/cm3)，被认为是理想的高能量密度锂电池负极材料[1-3]。然而，在金属锂作为锂电池负极与液态有机电解质组装成金属锂电池使用时出现了一系列的问题，如金属锂极低电势导致与有机电解液发生副反应，在金属锂表面形成固态电解质界面膜(SEI)；充放电过程中锂不断溶出和沉积带来大的体积变化，造成SEI膜不稳定，电解质不断消
材料工程 2021年8期2021-08-12
- 锂硫电池的正极与负极研究进展
进锂硫电池使用金属锂作为电池的负极，金属锂的空间密度只有0.59g/cm3，且理论比容量为3 860mAh/g，负氧化还原电势为-3.040V（相比标准氢电极）。这些优点对于锂硫电池成为高能量密度电池具有重大意义。但同时金属锂作为锂硫电池的负极又有一些缺点，限制了锂硫电池的商业化应用。首先，金属锂在不断的充放电过程中容易形成锂枝晶，锂枝晶很容易穿透隔膜，造成电池的短路、着火等，同时，锂枝晶的溶解并不均匀，因此容易产生死锂，造成电池比容量的下降，并且由于锂枝
化工设计通讯 2021年7期2021-07-28
- 锂金属负极用集流体改性研究及进展
量的负极材料。金属锂因其具有超高的理论比容量密度(3860 mA·h/g)、低还原电位(-3.04 V，相对标准氢电极)和较低的密度(0.53 g/cm3)而被研究者认为是提高锂电池能量密度的“圣杯”负极材料[2-3]。其中，金属锂与过渡族金属氧化物正极材料匹配组成的锂电池，其理论能量密度可达440 W·h/kg[4]。与其他新型高比能正极材料，如硫正极和氧气正极匹配，所组成锂硫电池和锂氧电池的理论能量密度高达650 W·h/kg 和950 W·h/kg(
储能科学与技术 2021年4期2021-07-10
- 原位保护层对金属锂电池循环稳定性的影响研究
经接近理论值。金属锂具有最高的理论比容量(3 860 mAh/g)和最负的电化学电位(-3.04 V)。与现有的锂离子电池负极材料相比，金属锂负极在满足高能量密度需求方面具有巨大潜力。尽管金属锂负极呈现出优越的理论比容量和能量密度，但其在应用过程中由于界面的不稳定性存在以下问题[1]：(1)锂枝晶生长带来的安全性问题；(2)不可逆的副反应导致活性材料的快速损失和电池阻抗的快速增加；(3)金属锂“无宿主”的性质导致电极的粉化，在循环过程中造成无限制的体积膨胀
电源技术 2021年6期2021-07-06
- 锂金属负极亲锂骨架的研究进展
5］. 然而，金属锂活泼的化学性质使其与有机电解液之间的副反应严重，导致金属锂不可逆的消耗以及非活性锂的大量累积［16～20］. 此外，金属锂负极在循环过程中会发生体积形变，恶化其循环稳定性. 而且循环过程中产生的锂枝晶可能会刺穿隔膜，导致电池内部短路、热失控，甚至引发火灾、爆炸等危险［12，21，22］. 这些问题都严重限制了金属锂负极的实际应用.为解决上述问题，研究人员提出了多种有效策略，如构建人工的固态电解质界面膜（SEI）［23～38］、设计电解液
高等学校化学学报 2021年5期2021-05-17
- 全固态锂离子电池中金属锂负极界面优化改性研究*
质[7-8]。金属锂容量高，在全固态电池中很受欢迎[9-10]，然而，诸如钙钛矿电解质和LISICON电解质的无机固体电解质对锂金属灵敏度非常高，并且由于其机械性能不够良好，聚合物固体电解质在长时间的充电-放电反复操作后不能从源头上抵挡锂枝晶的形成[11]。因此，为了成功地将锂金属引入全固态锂离子电池系统，必须改变电解质或锂金属本身的性能[12-13]。PEDOT是一种聚合物，具有高电导率和良好电化学稳定性的特征，但PEDOT不是离子导电聚合物，而是电子导
功能材料 2021年4期2021-05-07
- 锂电解过程中杂质元素的电化学行为
2］。 国内外金属锂的生产方法有熔盐电解法和金属热还原法， 目前工业上普遍采用氯化锂-氯化钾熔盐电解法。在熔盐电解法制备金属锂过程中，影响金属锂产品质量的杂质主要为Mg、Ca、Na、Fe 等，因MgCl2、CaCl2、NaCl、FeCl3的 分 解 电 位 小 于LiCl 的 分 解 电位，电解过程中原料中的Mg、Ca、Na、Fe 将全部进入产品。 研究金属锂及杂质元素从熔盐体系中析出的电化学行为， 明晰其在阴极析出的电位范围及控制步骤，得出熔盐电解过程中
无机盐工业 2021年4期2021-04-08
- 人工界面层在金属锂负极中的应用
不容缓6,7。金属锂因具有高的理论比容量(3860 mAh·g−1)、低的质量密度(0.59 g·cm−3)以及最低的电化学反应电位(相对标准氢电位−3.04 V)而逐渐受到研究人员的青睐8-15。当金属锂与插层类的过渡金属氧化物材料(如钴酸锂、三元材料)匹配时，其能量密度可达440 Wh·kg−1；当用于锂硫(Li-S)和锂氧(Li-O2)电池体系时，其理论能量密度可进一步增强到2600和3500 Wh·kg−1。因此，金属锂电池被认为是可代替锂离子电池
物理化学学报 2021年2期2021-03-08
- 金属锂负极失效机制及其先进表征技术
接应用的价值。金属锂作为一种古老的锂源型负极材料，在离开人们视野近50年后因其极高的理论比容量(3860 mAh·g−1)和较低的氧化还原电势(相对于标准氢电极为−3.040 V)而再次引起了人们的关注5,6。然而，金属锂负极在电池循环过程时发生的枝晶生长以及体积变化等问题严重阻碍了其实际应用7-9。一方面，不断生长的锂枝晶会刺穿隔膜导致电池内短路，进而引发爆炸燃烧等安全危害10。另一方面，枝晶的形成极大增加了电极的比表面积，加剧了电极与电解液的副反应，从
物理化学学报 2021年2期2021-03-08
- 蓬勃发展的金属锂负极
化学转化反应的金属锂负极理论比容量高达3860 mAh·g−1，远高于目前锂离子插层化学提供的容量，是未来构建高能量密度电池体系的重要选择。然而，金属锂材料自身的高活性给实用化电池体系设计带来了新的挑战。金属锂负极界面不稳定且不均匀沉积形成枝晶，易引发安全隐患，限制了金属锂负极的高效利用1。金属锂的电化学沉积包括离子传输、锂的形核生长等多个步骤。理解锂沉积规律，并在此基础上调控金属沉积行为是锂负极研究面临的难题2。当金属锂与电解液接触时，会在负极表面反应生
物理化学学报 2021年1期2021-03-07
- 多空间尺度下的金属锂负极表征技术
发的主要目标，金属锂负极由于具有极高的理论比容量(3865 mAh·g−1)，极低的电极电位(−3.04 Vvs标准氢电位)以及极小的密度(0.54 g·cm−3)等特点，成为备受关注的下一代高能量密度锂二次电池负极。但是金属锂作为负极仍然存在多方面的问题，如安全性、体积变化、倍率、循环性、成本等，实现最终应用需要攻克诸多技术难题。锂金属极强的化学反应活性导致的副反应和金属锂非均匀沉积导致的枝晶生长等问题，是引起金属锂电池各种失效现象的根本原因。在基于液态
物理化学学报 2021年1期2021-03-05
- 亲锂的三维二硫化锡@碳纤维布用于稳定的锂金属负极
的提升。最近，金属锂由于其高的比容量(3680 mAh·g−1)，低的电极电势(−3.04 Vvs标准氢电极)和低的密度(0.59 g∙cm−3)等特点，再次引起了电池研究者们的注意力11,12。使用金属锂为负极，当与传统的钴酸锂、镍酸锂等搭配组装成的锂金属电池能量密度可以超过400 Wh·kg−1，而与新型的诸如S、O2等无锂正极匹配时，其能量密度甚至可以超过600 Wh·kg−113-15。然而，由于充放电过程中不均匀的锂沉积行为，导致金属锂负极存在无
物理化学学报 2021年1期2021-03-05
- 真空热还原法制备金属锂的研究进展
0819引 言金属锂及其化合物广泛应用于冶金、电子、能源电池、热核聚变及航空航天等领域，已经成为一种对国民经济和国防建设具有重大意义的战略资源，被称为“工业味精”和“21世纪的能源金属”。锂矿资源的分布如表1所示，中国的锂矿资源储量居世界前列，仅次于智利、阿根廷和澳大利亚。单从储量角度看，我国拥有较为丰富的锂资源，但是由于地理位置偏远以及矿石禀赋较差等因素，我国的锂辉石矿开采难度较大、成本高，导致我国锂矿石资源严重依赖进口。我国是全球第一大锂盐生产国和消费
矿产保护与利用 2020年5期2020-12-25
- 来自新疆的锂紧急驰援抗疫一线应急药物研制
之一，抗疫前线金属锂出现缺口。作为自治区唯一生产金属锂的企业，亚欧稀有迅速组织货源，紧急办理了发运。据了解，金属锂是开发抗病毒药物的初始原料成分之一。为支持应急药物的研发，2月11日，天津某公司向亚欧稀有提出紧急供货需求。面对紧急求助，新疆有色集团党委高度重视，要求亚欧稀有迅速行动，全力支持。金属锂属于危险化学品，必须使用专用车辆运输。亚欧稀有党委书记、董事长李德忠说，如果按正常物流配送计划，专业物流公司定于2月12日装运产品。为抢抓时间、尽快出货，亚欧稀
新疆有色金属 2020年1期2020-12-08
- 全固态金属锂电池负极界面问题及解决策略*
美国)全固态金属锂电池有望提高当前商用锂离子电池的安全性及能量密度， 被广泛认为是下一代电池的重要研发方向. 其中的负极-电解质界面与电池性能紧密相连. 本文将该界面存在的问题划分为静态及动态两方面， 静态问题包括化学不稳定及物理接触差， 体现在电池循环前的巨大阻抗， 动态问题包括枝晶生长及孔洞形成， 体现在电池循环过程性能的快速衰退. 本文就静态及动态问题的起因及其解决策略进行分析， 并对高性能全固态金属锂电池的设计策略作出展望.1 引 言锂离子电池在
物理学报 2020年22期2020-12-05
- 实用化条件下金属锂负极失效的研究*
100084)金属锂因其高理论比容量和低电极电势， 被视为下一代高比能二次电池理想的负极材料之一. 然而， 其表面不稳定的固液界面膜及不均匀锂沉积等问题严重限制着其实际应用. 目前， 金属锂负极的研究大多采用温和的实验条件， 这对于理解负极表界面的物理化学性质和揭示锂沉积规律等基础研究具有重要意义. 但是，超薄锂负极(＜ 50 µm)， 低负极/正极面容量比(＜ 3.0)， 低电解液量(＜ 3.0 g·A·h—1)等实用化条件是实现高比能金属锂电池(＞ 3
物理学报 2020年22期2020-12-05
- 锂离子在三维骨架复合锂金属负极中的沉积规律
界面膜和复杂的金属锂沉积与溶解行为制约了其实用化。金属锂作为一种极其活泼的金属，当在电化学条件下接触电解质时，会在其表面快速形成一层化学组成极其复杂的膜，即固液界面膜(SEI 膜)，其可传导锂离子并能阻断金属锂进一步与电解质反应发生损耗。然而这层膜往往并不稳定，在金属锂沉积溶解过程中极易破裂，致使更多的金属锂暴露于工作状态的电解质中，进而反应生成更多的固液界面膜，带来不可逆的金属锂和电解质损耗。同时，金属锂的沉积过程容易出现不可控的金属锂枝晶生长，其一方面
化工学报 2020年6期2020-06-22
- 锂合金薄膜层保护金属锂负极的机理
这种发展趋势，金属锂由于比容量高达3860 mA·h/g，有可能在不久的将来成为主流的负极材料，这将导致高性能金属锂二次电池的诞生，因此金属锂负极具有重要的科学研究价值和巨大的应用市场[3]。但是，自20世纪70年代开始，就发现金属锂做为二次电池的负极材料面临诸多的困难[3-4]。时至今日，一些关键问题仍然难以克服，导致金属锂二次电池迟迟不能商业化。其中的主要难题有两个：一个是锂枝晶；另一个是金属锂的高化学反应活性，且后者对前者有明显的影响[5-6]。早在
储能科学与技术 2020年2期2020-04-04
- 氧化物纤维膜可实现从绝缘到导电的快速转变
2纤维膜覆盖在金属锂（Li）板上，自驱动的化学反应在TiO2纤维膜表面诱导产生缺陷，并引发界面的绝缘至导电相变，从而触发从界面到整个纤维膜的快速多米诺级联还原。在1min 内，TiO2纤维膜颜色迅速由白变蓝再变黑，电导率从0 迅速提升到40 S/m，用作导线，在电源驱动下可以点亮灯泡。研究发现，纳米纤维膜与金属锂的接触面积、DMAc溶剂添加量以及纤维膜的孔隙结构等是影响快速还原反应的关键。纳米纤维膜与金属锂的接触面积越大，还原时间就会越短。即使当纳米纤维膜
纺织科学研究 2020年3期2020-04-02
- 金属锂负极的关键技术与研究进展*
)和低原子量的金属锂成为下一代锂二次电池的理想负极。事实上金属锂电池在20世纪70年代就已经开始使用，但频发的事故导致其发展被搁置，事故原因主要是金属锂电池循环过程中锂离子的不均匀沉积而生成的枝晶和电池鼓包，降低电池寿命和导致安全问题，如图1所示。近年来随着研究的不断深入，研究者们发现金属锂电池作为一个复杂的储能体系，电解液、隔膜等组成部分对锂负极有着不可忽略的影响，因此在多个方面对其进行了尝试，Han[2]等用原子层沉积(ALD)Al2O3的石榴石型(L
功能材料 2020年1期2020-02-13
- 固态锂电池中金属锂负极与固体电解质界面的关键挑战
iS2为正极，金属锂为负极的Li/TiS2二次电池。其中金属锂理论容量高达3 860 mAh/g，具有最低的负极电位，是理想的锂电池负极。遗憾的是由于锂枝晶的逐渐生长最终将刺穿隔膜，并引发有机电解液燃烧，此类安全事故和隐患导致金属锂负极的研究几乎处于停滞状态[3 - 4]。直到近年随着便携式电子设备及新能源汽车对更高能量密度的需求，研究者们对金属锂与电解液的反应机理认知的不断加深，全球范围内又重新掀起了开发金属锂的热潮。固态锂电池采用不可燃的无机类固体电解
分析科学学报 2019年6期2020-01-15
- 金属锂制备工艺研究进展
00）0 引言金属锂性质非常活泼，其在原子能、核工业、冶金行业、电子等领域都具有非常重要的应用[1-3]。锂原子量具有最小的电化学当量值，其标准电极电位为-3.03V，用锂作负极活性物质的电池叫锂电池，锂电池具有重量轻、体积小、储电能力大、充电速度快、适用范围广等特点，是一种较为理想的新能源电池材料。以锂为主要合金元素的新型铝合金，突出的优点是密度小、弹性模量高，在铝及其合金中，每加入1%的锂，比重可下降3%，弹性模量提高6%，世界各国研制出各种牌号的铝锂
新疆有色金属 2019年5期2020-01-07
- 担载纳米硅的锂-碳复合微球作为锂二次电池负极
的目标1-3。金属锂作为锂离子电池负极的“明星”材料，具有极高的质量比容量(3860 mAh·g-1)和极低的还原电势(相对于标准氢电极为-3.04 V)4-6。实际上，从上个世纪七十年代研究者们就开始了金属锂作为锂电池负极的应用研究，并于八十年代将其与MoS2正极组装成商业化的锂金属电池。然而，金属锂与电解液反应严重，镀锂过程体积膨胀大，且在循环中易生成枝晶，从而导致电池循环稳定性差且容易发生短路产生大量的热，甚至引起电池爆炸。因此，以金属锂为负极的锂电
物理化学学报 2019年12期2019-12-21
- 纳米硅担载提高锂-碳复合负极的电化学性能
11 背景介绍金属锂作为锂离子电池负极，具有极高的比容量和极低的还原电势，也可和不含锂源的正极材料搭配做成如锂-硫，锂-氧气等电池，是发展下一代高能量密度电池的关键材料。从上个世纪七十年代开始，研究者们就开始了金属锂负极的研究1-3。然而，由于金属锂自身高的反应活性和趋于无限的体积膨胀的特点，使得金属锂会与电解液发生严重的反应，导致较低的循环库伦效率。同时，金属锂在循环过程中容易生成锂枝晶，引起电池短路，带来安全隐患。中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
物理化学学报 2019年12期2019-12-21
- 一种梯度亲锂-憎锂的锂金属负极保护策略
属负极示意图。金属锂(Li)具有非常高的理论比容量(3860 mAh·g-1)和最负的电势(-3.040 V vs标准氢电极)，有望作为下一代高能量密度电池的负极材料用于电动汽车和电网存储1,2。然而，在锂离子反复沉积和析出过程中，金属锂负极表面容易生长出锂枝晶，并发生粉化，消耗大量的电解液，极大降低了电池的利用率，造成安全隐患，缩短电池使用寿命，从而限制了锂金属电池的进一步应用3-7。在大量抑制锂枝晶的方法中，构筑稳定的金属锂保护界面是直接有效的方法8,
物理化学学报 2019年7期2019-07-26
- 青海盐湖提锂再添重大科技专项将撬动产值4亿元
“盐湖资源制取金属锂产业链关键技术研究与示范”项目将构建从盐湖复杂体系中高效绿色分离提取氯化锂的新工艺，并在此基础上建成千吨级电解金属锂联产示范装置，预计执行期内新增产值4亿元人民币。全球已查明的锂资源储量为3 400万t，而青海盐湖已探明的锂矿储量1 724万t，是中国锂资源最丰富的省份。但青海锂品位低造成镁锂比值高，镁锂分离又是世界性难题，因此，锂资源技术创新成为该省近年来不断攻克的方向之一。青海省科技厅介绍，此次启动的“盐湖资源制取金属锂产业链关键技
盐科学与化工 2019年10期2019-02-27
- 火焰法金属锂原子吸收分光光度计灵敏度调整方法研究
灵敏度是火焰法金属锂原子吸收分光光度计的一项重要指标，灵敏度的好坏直接关系到金属样品测量的准确度。此外，影响灵敏度的干扰因素很多，如灯电流、空心阴极灯的位置、燃烧器位置、雾化器雾化质量以及狭缝宽度等。为了提高金属锂原子吸收分光光度计的灵敏度，可以通过调整这些干扰因素来提升灵敏度。结合笔者多年工作经验，本文详细介绍了火焰法金属锂原子吸收分光光度计灵敏度的调整方法。1 火焰法金属锂原子吸收分光光度计的验证所谓的火焰金属锂原子化法就是通过火焰金属锂原子发生器实现
世界有色金属 2019年4期2019-02-09
- 锂离子电容器预嵌锂技术及其研究进展①
。如图1b为以金属锂为参比电极检测锂离子电容器充放电过程正极、负极电势变化过程，设定锂离子电容器的工作电压范围为2 V～4回顾锂离子电容器的发展历史，1987年，Yata等首先在1 M LiCl O4／环丁砜＋γ-丁内酯电解液中发现了锂离子在聚并苯中的嵌脱锂行为［31］。1989年，一种采用聚并苯同时作为正极和负极活性材料的纽扣式聚并苯电容器（2.5 V）诞生了，其容量是双电层电容器的2倍～3倍，这项技术被日本的Kanebo Ltd.商业化［32］。199
电池工业 2018年3期2018-08-17
- 双膦-吡咯金属锂化合物的合成、结构与性能研究
NP双膦-吡咯金属锂化合物,并将其应用于芳香醛与芳香胺的酰胺化反应,获得了较好的催化效果。1 实验部分1.1 实验试剂与仪器吡咯、二苯基膦(Ph2PH)、二甲胺盐酸盐、质量分数37%甲醛水溶液(阿拉丁试剂公司，分析纯)；丁基锂(n-BuLi)(Alfa Aesar试剂公司，1.6 mol/L正己烷溶液)。Bruker DRX 600 MHz核磁共振仪;Bruker Smart CCD X-Ray单品衍射仪。实验条件:涉及对空气、湿气敏感的反应在无水无氧条件
山西大学学报（自然科学版） 2018年2期2018-05-21
- 单层石墨烯电极 可避免锂电池短路
的行为，填补了金属锂在碳原子晶格上异相成核的基础研究空白，为破解锂电池产业化遭遇的锂枝晶等难题提供理论基础。相关论文近日在线发表在《储能材料》杂志上。锂枝晶会在液体锂电池中生长，刺穿隔膜，造成电池短路。研究团队成员军事科学院副研究员张浩介绍，近年的研究以多孔碳基材料构筑金属锂负极骨架的方法抑制锂枝晶生长，但是规律紊乱、效果有限。原因之一是学界对金属锂在碳晶格上电沉积成核的基础研究的空白。要明确金属锂如何在碳晶格沉积，必须获得纯粹、无背景干扰的生长环境。为此
科学导报 2018年45期2018-05-14
- 可充金属锂负极，路在何方？
新 平可充金属锂负极，路在何方？艾 新 平（武汉大学化学与分子科学学院，湖北 武汉 430072）金属锂具有高达3860 mA·h/g的理论比容量及-3.04 V的超负电极电势（相对于标准氢电极），是构建高比能电池的理想负极。随着先进便携式电子产品、电动汽车等领域对电池能量密度要求的日益提高，开发基于金属锂负极的高比能二次电池已成为近年来化学电源领域的研究热点，金属锂负极因此而重新受到特别关注。然而，作为一种二次电池的负极，金属锂在反复充放电过程中易出
储能科学与技术 2018年1期2018-03-21
- 锂金属原电池的发展与应用
键词：原电池；金属锂；环境保护中图分类号：TM911 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）03-0215-02化学电池的开发和利用极大的促进了人类的文明进程，以各类化学电池为电源的电子产品不断进入人们的视野。化学电池作为一种将化学能和电能相互转换的装置，其主要分为两大类，即原电池与蓄电池。一般认为原电池是根据两个电极之间金属性的差异，利用彼此产生电势差来促使电子流动，从而产生电流。而蓄电池作为一种可以反复放电/放电使用电池。简单讲，原电
中国科技纵横 2018年3期2018-03-15
- 球形碳颗粒用于高效稳定“金属锂储藏室”
用于高效稳定“金属锂储藏室”张 强(清华大学化学工程系，北京 100084)随着便携式电子、电动车和储能电网的快速发展，亟需开发高能量密度的二次电池体系。金属锂具有高的理论比容量(3860 mAh·g−1)，低的密度(0.59 g·cm−3)和最低的还原电位(相对于标准氢电位为−3.04 V)。因此，利用金属锂代替传统石墨为负极获得的金属锂二次电池是一种极具应用前景的高比能二次电池1−3。然而，锂/电解质界面不均匀的锂离子和电荷传输，导致形成锂枝晶，“死锂
物理化学学报 2017年7期2017-11-01
- 非水溶剂Li-O2电池锂负极研究进展
池的典型结构为金属锂负极、含Li+的非水溶剂电解液和多孔氧气正极。目前，多数Li-O2电池研究集中在正极的氧气电极反应；金属锂负极极强的还原性导致的副反应使Li-O2电池中的化学和电化学反应变得更为复杂。因为，电解液和从正极扩散来的O2都会与金属锂发生反应；锂负极上生成的副反应产物同样会扩散到正极一侧，干扰正极的O2反应。此外，锂负极上可能生成锂枝晶，降低电池的安全性能，进而阻碍Li-O2电池的实用化。因此，研究并解决锂负极的电化学稳定性和安全问题迫在眉睫
物理化学学报 2017年3期2017-05-10
- 锂离子吸附行为调控抑制金属锂负极枝晶生长
附行为调控抑制金属锂负极枝晶生长刘忠范 (北京大学化学与分子工程学院，北京大学纳米化学研究中心，北京100871)[Highlight]www.whxb.pku.edu.cn锂离子电池储能具有高能量密度和便携的优势，经过20年的发展逐步获得了市场的广泛认可，在个人电子设备、电动汽车等领域实现了规模应用。在已知电极材料中，锂金属负极以3860 mAh∙g－1的高容量和最负的电势(－3.040 V(vs标准氢电极))而成为储能界的“圣杯”，受到研究人员的广泛关
物理化学学报 2016年4期2016-09-05
- 锂硫电池负极研究进展
h/g，以硫与金属锂构建的锂/硫二次电池体系的[1-2]理论能量密度达2 600 Wh/kg。此外，锂硫电池还具有原料来源丰富、成本低廉、环境友好等优点，符合电动汽车对动力电池的需求和便携式电子产品对化学电源的要求，成为高能电池技术领域的前沿与研究热点。1 锂硫电池的主要问题及对策尽管与传统锂离子电池相比，锂硫电池具有如上文所述的明显优点，但仍然存在以下不足。由于电化学反应中间产物聚硫离子(Sn2－，8≥n≥3)易溶于有机电解液[3]，产生飞梭现象(图1所
电源技术 2016年8期2016-07-24
- 基于PDMS的高效稳定的金属锂负极保护层
S的高效稳定的金属锂负极保护层刘忠范(北京大学化学与分子工程学院，北京100871)在过去的二十多年里，锂离子电池由于其较高的能量密度等优点逐渐成为能源存储市场中的主体之一，如今广泛用于电子便携设备(如手机、笔记本等)中。但随着大家对于电子设备的要求提升以及电动汽车的快速发展，研究并开发更高性能的锂电池材料显得尤为关键。就负极而言，金属锂拥有相当高的理论容量(3860 mAh·g－1)，这相当于是现在商业化的锂离子电池石墨负极的十倍，同时具有很低的密度(0
物理化学学报 2016年12期2016-03-16
- 金属锂电解槽热平衡计算
830006）金属锂电解槽热平衡计算陈悦娣（新疆昊鑫锂开发有限公司 乌鲁木齐 830006）通过细致的计算，对金属锂电解过程中，电解槽获得的电能和损失的热量进行了详细分析，并完成了金属锂电解槽热平衡计算。通过电解槽热损失及热平衡计算，可以为金属锂生产企业分析电能消耗的原因、采取有效措施提高电流效率提供依据，也可为锂冶炼厂的电解槽设计提供参考。金属锂 电解槽 热量 计算1 前言目前，工业生产金属锂最普遍的方法为氯化锂-氯化钾熔盐电解法，以熔融的氯化锂和氯化钾
新疆有色金属 2014年2期2014-06-05
- 金属锂二次电池中锂电极的研究进展
研究重点转移到金属锂二次电池。金属锂的高比容量(3 860mAh/g)和低还原电位(－3.04 V vs.SHE)使其成为金属锂二次电池最有前景的负极材料。在金属锂二次电池中，锂电极是影响电池电化学性能的主要因素，所以对锂电极的研究是至关重要的。本文主要介绍了锂电极存在的问题以及对其改性的方法，而对锂电极改性的目的在于抑制锂枝晶，以提高锂电极的安全性能和循环寿命。1 锂电极存在的问题经过几十年的研究，金属锂二次电池的应用仍存在两个最重要问题[1]。首先，锂
电源技术 2014年2期2014-03-26
- 电池级金属锂生产工艺探讨
006）电池级金属锂生产工艺探讨陈悦娣（新疆昊鑫锂盐开发有限公司乌鲁木齐830006）电池级金属锂的传统生产方法分为两步，先采用熔盐电解法生产出工业级金属锂，再采用真空蒸馏的方法进行金属锂的提纯，生产出电池级金属锂，此工艺产量低、能耗高、成本高。本文打破了传统生产电池级金属锂的工艺思路，通过技术创新，从原料的净化提纯着手，采用一步电解法直接生产电池级金属锂，产品质量达到电池级金属锂的标准要求，生产成本较传统的蒸馏法生产工艺大幅度降低，具有良好的经济价值和广
新疆有色金属 2014年5期2014-02-17
- 高比能水体系锂电池研究
倍以上。但由于金属锂很容易被水腐蚀析氢，造成容量的损失和安全隐患。Visco 等人［5～8］提出了用具有NASICON 结构的固体电解质如LATP (Li1+x+yAlxTi2－xSiyP3－yO12)保护金属锂，而使得锂电极可以在水溶液中稳定工作，前期工作也证明了LATP 是锂离子导体而可以阻止质子穿透［9］。本文将在制备致密的LAGP 固体电解质的基础上，评估LAGP 及其界面特性。并采用有机电解液/LAGP 双层保护的金属锂电极制备锂-空气及锂-水电
中国电子科学研究院学报 2012年4期2012-06-10