矽基負極和鋰金屬負極製備研究進展

2020-09-05 高工鋰電網

【原創】【2020先進電池材料論壇】矽基負極和鋰金屬負極製備研究進展

材料會議文章來源自：高工鋰電網

2020-08-27 09:09:01 閱讀：8

矽基材料商業化前景廣闊，但由於矽在充放電過程中會發生劇烈的體積收縮，體積的劇烈變化會導致內部機械機構失效，從而使得矽負極的循環壽命難達預期，因此尚未在鋰電池中大規模應用。

鋰金屬負極的容量為3860 mAh/g，並且具有優異的導電性，也是一種理想的負極材料。但是金屬鋰負極在充放電過程中會產生鋰枝晶，鋰枝晶在生長過程中會不斷消耗電解液並導致金屬鋰的不可逆沉積，形成死鋰造成低庫倫效率。甚至還會刺穿隔膜導致電池內部短接，造成電池的熱失控引發燃燒爆炸。

8月26-27日，2020先進電池材料集群產業發展論壇在深圳機場凱悅酒店舉行，此次會議由深圳先進電池材料產業集群主辦，深圳市清新電源研究院、高工鋰電、高工氫電聯合承辦。

針對解決矽碳負極和鋰金屬負極的商業化應用難題，哈爾濱工業大學（深圳）博士後陳麗娜發表了「高能量密度鋰離子電池矽碳和鋰金屬負極材料設計及製備研究」的主題演講。

在矽基負極研究方面，陳麗娜介紹道，矽基負極材料納米化可以優化材料性能，主要是進行表面包覆，包括石墨烯包覆納米矽、人工SEI包覆納米矽以及協同包覆。

總體來看，實現多種形貌的納米矽的結構設計，大大提高矽碳材料作為鋰離子電池負極的電化學性能：

石墨烯包覆納米矽可以有效的緩衝矽的膨脹，大大提高矽負極材料導電性及其倍率性能。

高離子導電的人工SEI包覆納米矽，能夠減少電解液在矽表面的分解，並提高納米矽顆粒的循環結構穩定性。

固態電解質和石墨烯雙包覆協同作用可以從電子導電和離子導電以及SEI穩定性等方面提高矽負極綜合性能。

在金屬鋰負極研究及其應用方面，陳麗娜主要從非原位人工SEI構建及固態電池應用、親鋰性三維載體誘導金屬鋰均勻形核、鋰金屬生長方向控制、金屬鋰負極原位改性及其鋰空氣電池應用四個方面進行闡述。

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