توضیحات
ABSTRACT
The high reactivity of Li metal anodes towards liquid electrolytes leads to an unstable and accumulated solid electrolyte interphase (SEI) film, which results in dendrite growth and low Coulombic efficiency (CE). Lithium fluoride (LiF) coating is considered as a reliable and dense SEI film to protect the reactive anode, however, the chemistry to form uniform, conformal and high quality LiF protection layer on Lithium metals remains as a major challenge. Here we develop a simple solution method to obtain LiF coating on Li metal anodes. We have discoverd a chemical method to fabricate LiF coating via the in-situ reaction between metallic Li and polyvinylidene fluoride (PVDF)-dimethyl formamide (DMF) solution. Owing to the chemically and mechanically stable artificial SEI film, the LiF-coated Li anode delivers a better cycling performance than bare Li anode under various current densities in symmetrical cells. Stable cycling over 300 plating/striping cycles was achieved with LiF-coated Li electrodes under a high current density of 3 mA cm-2. The LiF coating also effectively suppresses dendrite formation and reduces side reactions between the metallic Li and the carbonate-based electrolyte. Therefore, this simple and low-cost method may benefit the future applications of the next generation Li metal batteries.
INTRODUCTION
Research on rechargeable batteries has made great progress in the past few decades, especially the research of the lithium ion batteries (LIBs). However, the energy density of commercial LIBs has very limited room for improvement, which makes it difficult for LIBs to meet the increasing demands of electric vehicles and portable electronics. Li metal batteries have potentials to realize a higher energy density owing to their high theoretical capacity (3860 mAh g-1) and the low electrochemical potential (-3.04 V vs the standard hydrogen electrode) of Li metal anodes. Nevertheless, the high reactivity of metallic Li and the huge volume change during Li plating/striping cycles result in an unstable SEI film when using liquid organic electrolytes.
چکیده
واکنش پذیری بالا از آنزیم های فلزی لیتیوم به الکترولیت های مایع منجر به یک فیلم بین فاز الکترولیت جامد و انباشته شده می شود که منجر به رشد دندریت و بازده کولومیک کم (CE) می شود. پوشش لیتیم فلوراید (LiF) به عنوان یک فیلم قابل اعتماد و متراکم SEI برای حفاظت از آند واکنش محسوب می شود، با این حال، شیمی به منظور ایجاد یک لایه محافظ لیفیفرم، یکپارچه و با کیفیت بالا بر روی فلزات لیتیوم به عنوان یکی از چالش های اصلی باقی می ماند. در اینجا ما یک روش راه حل ساده برای به دست آوردن پوشش LiF بر روی آنزیم های فلزی لیتیوم ایجاد می کنیم. ما یک روش شیمیایی برای ساخت پوشش LiF را با استفاده از واکنش موضعی بین لیتیوم فلزی و پروتئین دی متیل فرمامین (PVDF) راه حل DMF پیدا کرده ایم. با توجه به فیلم SEI مصنوعی با پایداری شیمیایی و مکانیکی، Li anode لیتیوم لیتیوم با پوشش لیتیوم، عملکرد بهتر دوچرخه سواری را نسبت به لیزر آلی لیتیوم در تراکم های جاری مختلف در سلول های متقارن ارائه می دهد. دوچرخه ثابت با بیش از 300 چرخه پوشش / استریلی با الکترود لیتیوم لیتیوم لیتیوم لیتیوم تحت یک چگالی جریان بالا 3 میلی آمپر cm-2 بدست آمد. پوشش لیف نیز به طور موثر تشکیل دهنده دندریت را مهار می کند و واکنش های جانبی بین لیتیوم فلزی و الکترولیت بر پایه کربنات را کاهش می دهد. بنابراین، این روش ساده و کم هزینه می تواند برای کاربردهای آینده نسل بعدی باتری های لیتیوم لیتیوم باشد.
مقدمه
تحقیقات در مورد باتری های قابل شارژ در چند دهه گذشته به خصوص در تحقیق باتری های لیتیوم یون انجام شده است. با این حال، چگالی انرژی LIB های تجاری دارای امکانات بسیار محدودی برای بهبود است که برای LIB ها برای برآوردن نیازهای روزافزون وسایل الکتریکی و الکترونیک قابل حمل سخت می شود. باتری های لیتیوم فلزی دارای توانایی بالایی برای رسیدن به تراکم انرژی بالا به علت ظرفیت نظری آنها (3860 mAh g-1) و پتانسیل الکتروشیمیایی (-3.04 V در مقابل الکترودهای هیدروژنی استاندارد) از آند آندرهای فلز است. با این وجود، واکنش پذیری بالا لیتیوم فلزی و تغییر حجم زیادی در چرخه لیزینگ / جداسازی، هنگام استفاده از الکترولیت های آلی مایع، یک فیلم SEI نامطلوب را ایجاد می کنند.
Year: 2018
Publisher : ELSEVIER
By : D. Palanisamy, P. Senthil
File Information: English Language/ 17 Page / size: 976 KB
سال : 1397
ناشر : ELSEVIER
کاری از : D. Palanisamy، P. Senthil
اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 17 صفحه / حجم : KB 976
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.