金屬鋰
- 金屬鋰表面Sn-Al 雙金屬包覆層的構(gòu)筑及其空氣穩(wěn)定性研究
611731)金屬鋰具有極高質(zhì)量比容量(3860 mAh/g)和最低的氧化還原電位(-3.045 V vs.標(biāo)準(zhǔn)氫電極),是實(shí)現(xiàn)高能量密度電池的首選負(fù)極材料,因此以金屬鋰作為負(fù)極材料的鋰二次電池是最有前景的下一代電化學(xué)儲(chǔ)能器件[1-3]。然而金屬鋰負(fù)極在過去幾十年的研發(fā)過程中雖有很大突破,但其電化學(xué)性能的提升不顯著,且金屬鋰易于在潮濕空氣中反應(yīng)失活,從而導(dǎo)致金屬鋰電池面臨請如大規(guī)模組裝條件苛刻、成本高昂等問題。當(dāng)前的研究對如何提高金屬鋰空氣穩(wěn)定性的關(guān)注較少
電子元件與材料 2023年9期2023-11-14
- 美國能源巨頭欲加速提鋰業(yè)務(wù)布局
進(jìn)入到尋求提取金屬鋰的隊(duì)列之中。在近日的美股第二季度財(cái)報(bào)季中，多家大型能源公司的高管在談話中清楚地表明，他們正在認(rèn)真地找尋提取金屬鋰的方法。?？松梨谑紫瘓?zhí)行官Darren Woods 告訴分析師，這家美股市值最高的能源公司能夠“以比傳統(tǒng)采礦低得多的成本”生產(chǎn)鋰。雪佛龍的首席執(zhí)行官M(fèi)ike Wirth 也表示，作為一家在開采石油和天然氣方面擁有豐富經(jīng)驗(yàn)的公司，提取鋰金屬符合雪佛龍的“核心能力”。這些跡象都表明，能源巨頭們看到了開采這項(xiàng)原本是油氣副產(chǎn)品的礦物
礦山安全信息 2023年28期2023-09-23
- 復(fù)合金屬鋰負(fù)極的定量模型新進(jìn)展
類負(fù)極材料中，金屬鋰具有極高比容量(3860 mAh/g)和極低電極電勢(-3.04 V相比于標(biāo)準(zhǔn)氫電極電勢)[1-3]，是能源材料領(lǐng)域極具前景的核心負(fù)極體系。在金屬鋰電池中，金屬鋰的不均勻沉積會(huì)導(dǎo)致鋰枝晶生長、界面副反應(yīng)增加并加劇負(fù)極體積膨脹，從而降低電池的充放電效率和循環(huán)壽命[4-12]。為了解決這些問題，可以采用設(shè)計(jì)高穩(wěn)定性的液態(tài)或固態(tài)電解質(zhì)[13-18]，添加人工保護(hù)層[19-22]及構(gòu)筑三維復(fù)合鋰負(fù)極[23-24]等方法。特別是將鋰金屬與三維骨架
儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù) 2023年7期2023-07-31
- 提升SiO基材料首次庫侖效率的研究進(jìn)展
技術(shù)可分為超薄金屬鋰帶壓延法[9-14]、固相預(yù)鋰法[15]、化學(xué)液相預(yù)鋰法[2,16-17]、穩(wěn)定鋰金屬粉末(SLMP)預(yù)鋰法[18-22]、鋰合金熱還原法[23-25]和鎂熱還原法[26-27]等。此外，電化學(xué)鋰化法[20]、正極補(bǔ)鋰法等[21]并不是直接與SiO基負(fù)極材料復(fù)合的方法。補(bǔ)鋰可幫助SiO材料在實(shí)現(xiàn)高容量、高ICE的同時(shí)，兼顧循環(huán)穩(wěn)定性，對高比能量鋰離子電池技術(shù)開發(fā)而言十分重要。好的補(bǔ)鋰技術(shù)方案應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)：①在確保高比容量的前提下，提高
電池 2022年4期2022-11-21
- 生物質(zhì)炭材料在金屬鋰負(fù)極中的應(yīng)用
7]。近年來，金屬鋰作為鋰電池負(fù)極材料引起了研究人員的廣泛關(guān)注，其具有極高的理論比容量（3 860 mAh/g）、最低的負(fù)電位（?3.04 V vs 標(biāo)準(zhǔn)氫電極）和較低的重量密度（0.534 g/cm3），與單質(zhì)硫或氧氣等高容量正極材料匹配，其理論能量密度可達(dá)到2 600 Wh/kg。然而，金屬鋰負(fù)極在實(shí)際應(yīng)用過程中仍面臨巨大挑戰(zhàn)[8-12]，金屬鋰的不可控沉積引起枝晶生長，刺穿隔膜導(dǎo)致電池短路并引起熱失控，造成電池爆炸；金屬鋰化學(xué)性質(zhì)活潑，在充放電過程中
新型炭材料 2022年4期2022-08-14
- 抑制金屬鋰二次電池鋰枝晶生長的研究進(jìn)展
論比能量更高的金屬鋰作為二次電池的負(fù)極材料則是上上之選。1 金屬鋰二次電池的發(fā)展、工作原理及存在的問題1.1 金屬鋰二次電池的發(fā)展金屬鋰之所以是二次電池負(fù)極的首選材料，主要是由于金屬鋰相對于標(biāo)準(zhǔn)電勢的電位最低(－3.04 V)、理論比容量高(3 860 mAh/g)，同時(shí)金屬鋰的密度也極低(0.53 g/cm3)[5]。20 世紀(jì)70 年代，?？松梨诠臼紫乳_發(fā)了可用在數(shù)字手表、計(jì)算器和可植入醫(yī)療設(shè)備上的金屬鋰一次電池。第一代商用可充電金屬鋰電池在20
電源技術(shù) 2022年7期2022-08-12
- 原位構(gòu)建富氟SEI的凝膠電解質(zhì)用于金屬鋰二次電池
間續(xù)航的要求。金屬鋰具有低的標(biāo)準(zhǔn)電極電位(-3.04 V)、高的質(zhì)量比容量(3860 mAh·g-1)以及低的質(zhì)量密度(0.534 g·cm-3)等優(yōu)點(diǎn)，在高能量密度電池中極具應(yīng)用潛力。將其與常規(guī)正極材料配對組成金屬鋰二次電池(lithium metal rechargeable batteries，LMBs)后，電池的能量密度會(huì)有大幅度的提升[1-3]。然而，金屬鋰的高反應(yīng)活性會(huì)導(dǎo)致其與電解液接觸時(shí)自發(fā)形成SEI，而SEI的穩(wěn)定性又與電池性能密切相關(guān)。同
化工學(xué)報(bào) 2022年7期2022-08-10
- 三維大孔/介孔碳-碳化鈦復(fù)合材料用于無枝晶鋰金屬負(fù)極
從負(fù)極材料看，金屬鋰由于其高的比容量(3860 mAh·g-1)，低的電極電勢(-3.04 V vs.標(biāo)準(zhǔn)氫電極)和密度(0.59 g·cm-3)等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有前途的下一代負(fù)極材料之一10-15。但是，金屬鋰負(fù)極的實(shí)際應(yīng)用仍然面臨著嚴(yán)重的問題。首先，金屬鋰沉積/剝離的過程中大的體積膨脹會(huì)導(dǎo)致固體電解質(zhì)界面(solid electrolyte interface，SEI)膜的破裂，加速死鋰的生成和電解液的消耗。其次，鋰金屬在集流體上的不均勻沉積會(huì)導(dǎo)致鋰
物理化學(xué)學(xué)報(bào) 2022年6期2022-08-10
- 高能量密度全固態(tài)鋰金屬電池Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12基鋰硼負(fù)極的制備及性能
杯”級(jí)材料——金屬鋰負(fù)極，由于具有高能量密度3 860 mAh/g和極負(fù)的電勢(-3.04 V vs SHE)再次走進(jìn)了科研人員的視野[2-5]。但是，當(dāng)金屬鋰負(fù)極應(yīng)用于現(xiàn)有的商用鋰離子電池所采用的有機(jī)電解液時(shí)，極易發(fā)生一系列副反應(yīng)，導(dǎo)致鋰枝晶的生長、電極粉化脫落，最終導(dǎo)致電池失效[6-7]。因此，為了使高能量密度的金屬鋰負(fù)極得到廣泛應(yīng)用，就必須尋找一種能與金屬鋰負(fù)極穩(wěn)定匹配的電解質(zhì)，從而解決電池安全問題。氧化物固態(tài)電解質(zhì)由于具有對金屬鋰穩(wěn)定、相對較高的離
- 實(shí)用化復(fù)合鋰負(fù)極研究進(jìn)展
前研究的熱點(diǎn)。金屬鋰由于其具有極高的理論比容量(3860 mAh/g)和極低的電極電勢(-3.04 V，相比于標(biāo)準(zhǔn)氫電極電勢)，一直被認(rèn)為是未來高比能電池最優(yōu)選的負(fù)極材料之一[5-7]。然而，金屬鋰也存在著枝晶生長、體積膨脹等一系列的問題，這些問題一直阻礙著金屬鋰的實(shí)際應(yīng)用[8-9]。為了解決上述問題，研究者們開發(fā)了一系列策略來抑制金屬鋰枝晶的生長，改善金屬鋰負(fù)極循環(huán)過程中的體積膨脹，如調(diào)控電解液組成[10-16]、添加人工保護(hù)層[17-27]、應(yīng)用固態(tài)電
儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù) 2022年6期2022-07-07
- 真空下金屬鋰蒸發(fā)速率的測定與分析
等[6-8].金屬鋰的提純方法有機(jī)械凈化法、化學(xué)凈化法和真空蒸餾法，機(jī)械凈化法是在惰性氣體、凡士林或液體石蠟的保護(hù)下，根據(jù)比重的不同對原料進(jìn)行過濾使雜質(zhì)分離[9].化學(xué)凈化法能夠去除鋰中氮、氧、鉀和鈉等雜質(zhì)，常與機(jī)械凈化法一起使用，先通過機(jī)械過濾以除去工業(yè)純鋰中以化合物形式存在的大量氮和氧，再用海綿鈦等脫氣劑進(jìn)行化學(xué)凈化.真空蒸餾法是基于在一定溫度下各元素具有不同的蒸氣壓，利用各元素的氣化和冷凝的不同性質(zhì)，對金屬鋰進(jìn)行提純.真空蒸餾法根據(jù)具體工藝流程可分為
- 鋰金屬負(fù)極的研究進(jìn)展
得到一種復(fù)合的金屬鋰電極，具有約3390 mAh·g-1的比容量。其與鈷酸酸鋰正極組裝的電池展現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學(xué)性能。研究證明：在該復(fù)合電極中，rGO具有三種作用。首先，其可以作為一種穩(wěn)定的骨架，其次，其表面含有親鋰性的含氧官能團(tuán)，可以誘導(dǎo)金屬鋰的均勻沉積，此外，由于金屬鋰存在于rGO的層間，rGO也可以作為金屬鋰的穩(wěn)定的SEI膜。Yu等人[2]在石墨烯泡沫上修飾了多種金屬氧化物納米片，并讓該納米片與熔融的金屬鋰發(fā)生氧化還原反應(yīng)從而構(gòu)造復(fù)合負(fù)極，如圖1所示
船電技術(shù) 2022年6期2022-07-04
- 納米鐵酸鋅修飾隔膜實(shí)現(xiàn)金屬鋰負(fù)極的高穩(wěn)定性
更高能量密度的金屬鋰基電池(如鋰氧電池、鋰硫電池和鋰基全固態(tài)電池)是下一代鋰離子電池發(fā)展方向[6-9].這些電池體系均需要采用金屬鋰作為負(fù)極.然而，金屬鋰負(fù)極在充/放電過程中容易產(chǎn)生鋰枝晶和電極粉化的問題，導(dǎo)致金屬鋰腐蝕和電解液消耗，從而降低電池的庫侖效率和循環(huán)穩(wěn)定性[10-12].此外，鋰枝晶的生長很容易導(dǎo)致電池短路，引發(fā)熱失控、著火、爆炸等嚴(yán)重的安全問題[13-15].這些缺陷主要?dú)w因于金屬鋰在充放電過程中鋰離子(Li+)的不均勻沉積和體積的較大變化.
- 鋰硫電池的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展
單質(zhì)硫?yàn)檎龢O，金屬鋰為負(fù)極的鋰硫電池，是一個(gè)具有高理論比容量和能量密度的新的二次電池體系，其能量密度比鋰離子電池高，加上單質(zhì)硫在地球上儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉、對環(huán)境友好等特點(diǎn)被認(rèn)為是最有希望取代鋰離子電池的儲(chǔ)能體系。本文就鋰硫電池的簡介、研究瓶頸、電池正極、負(fù)極以及電解質(zhì)現(xiàn)狀展開闡述。圖1 不同形式的電化學(xué)儲(chǔ)能體系的能量密度圖[3]1 鋰硫電池簡介1.1 鋰硫電池的工作原理鋰硫電池工作原理如圖2 所示[4]。負(fù)極金屬鋰被氧化釋放出鋰離子和電子，同時(shí)與電解液接觸
電源技術(shù) 2022年3期2022-03-30
- 冷凍電鏡表征鋰電池中的輻照敏感材料
、負(fù)極材料(如金屬鋰和硅負(fù)極等)和新型電池體系(如金屬鋰電池、鋰-硫電池、鋰-氧電池和全固態(tài)電池等)應(yīng)運(yùn)而生[2]。然而，這些新型電池材料和體系存在許多未解決的問題，限制了它們的實(shí)際應(yīng)用，如硅負(fù)極巨大的體積變化容易引起顆粒破碎粉化[3]、金屬鋰電池中枝晶生長引發(fā)的安全問題[4]、鋰-硫電池的穿梭效應(yīng)導(dǎo)致活性物質(zhì)的損失[5]、鋰-氧電池中副反應(yīng)產(chǎn)物的生成阻礙進(jìn)一步電化學(xué)反應(yīng)[6]以及全固態(tài)電池中的固-固界面問題[7]等。解決這些問題的前提是需要研究人員深刻了
儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù) 2022年3期2022-03-23
- 鋰/六氟化硫熱源啟動(dòng)技術(shù)研究
在幾秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)了金屬鋰的液化且鋰液溫度超過400℃, 點(diǎn)火后合理控制氧化劑和冷卻水的進(jìn)入時(shí)間次序和流量匹配方式可實(shí)現(xiàn)鍋爐反應(yīng)器的持續(xù)穩(wěn)定工作。無人水下航行器; 鋰/六氟化硫; 閉式循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)0 引言無人水下航行器(unmanned undersea vehicle, UUV)有著廣泛而重要的軍事和民用前景, 近年來受到國際上的充分重視, 并得到長足的發(fā)展。目前大多數(shù)UUV采用電動(dòng)力系統(tǒng), 電動(dòng)力系統(tǒng)具有隱蔽性好、無尾跡、噪聲低、對深度不敏感, 操作安全,
水下無人系統(tǒng)學(xué)報(bào) 2021年6期2022-01-15
- 二次電池中金屬鋰負(fù)極沉脫機(jī)理研究進(jìn)展
業(yè)的研究熱點(diǎn)。金屬鋰有著極高的理論比容量和極低的還原電極電勢，使其可與其他正極材料組裝成具有更大工作電壓、更高能量密度的二次電池。因此，以金屬鋰為負(fù)極材料的鋰金屬電池成為了最有希望實(shí)現(xiàn)更高能量密度的二次電池體系，包括下一代鋰離子電池、鋰硫電池、鋰氧電池等(圖1)[3]。然而，金屬鋰負(fù)極難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可控的沉脫形貌，其固體電解質(zhì)界面膜(solid electrolyte interphase，SEI膜)也沒有足夠的穩(wěn)定性，這些給鋰金屬電池帶來了實(shí)際循環(huán)效率較低
化工學(xué)報(bào) 2021年12期2022-01-10
- 鋰金屬負(fù)極的改性策略的研究進(jìn)展*
料[3-5]。金屬鋰擁有高理論容量(約3 860 mAh/g)和最低的電化學(xué)電勢(-3.040 V，SHE)，可以提供高的能量密度和寬的電壓窗口，是下一代高能量密度二次電池的理想負(fù)極材料之一[6-7]，有望突破鋰離子電池400 Wh/kg的能量密度瓶頸。鋰作為堿金屬，最外層僅有一個(gè)電子，具有很高的反應(yīng)活性和還原性，易與電解液反應(yīng)生成固態(tài)電解質(zhì)界面(SEI)，SEI膜能讓電解液中的Li+自由通過，但不允許電解液的其他成分進(jìn)出，這有效阻止了電解質(zhì)的分解；另外，
功能材料 2021年11期2021-12-14
- 電解法生產(chǎn)電池級(jí)鋰及高純級(jí)鋰工藝淺析
400013)金屬鋰具有質(zhì)量輕、負(fù)電位高、比能量大等優(yōu)點(diǎn)，是一種新的電池能源材料[1]。鋰電池具有比能量大、電池電壓高的電性能，并且放電電壓平穩(wěn)，工作溫度范圍寬(-40～50 ℃)，低溫性能好，貯存壽命長的優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)航空領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域、電子產(chǎn)品領(lǐng)域、醫(yī)療器械等。同時(shí)在應(yīng)用鋰量較大的鋰電池、含鋰結(jié)構(gòu)合金以及核能發(fā)電等高新技術(shù)領(lǐng)域均要求鋰的純度在99.95%以上[2]。生產(chǎn)廠家根據(jù)市場需求進(jìn)一步增加精煉工藝流程提高金屬鋰純度。目前金屬鋰的冶煉工藝
工業(yè)加熱 2021年8期2021-09-11
- 全固態(tài)鋰電池中金屬鋰負(fù)極及其界面設(shè)計(jì)的研究進(jìn)展
負(fù)極的電勢差。金屬鋰由于其高理論比容量(3860 mAh/g，比石墨負(fù)極高10倍)、低電勢(-3.040 Vvs標(biāo)準(zhǔn)氫電極)和低密度(0.59 g/cm3)，被認(rèn)為是理想的高能量密度鋰電池負(fù)極材料[1-3]。然而，在金屬鋰作為鋰電池負(fù)極與液態(tài)有機(jī)電解質(zhì)組裝成金屬鋰電池使用時(shí)出現(xiàn)了一系列的問題，如金屬鋰極低電勢導(dǎo)致與有機(jī)電解液發(fā)生副反應(yīng)，在金屬鋰表面形成固態(tài)電解質(zhì)界面膜(SEI)；充放電過程中鋰不斷溶出和沉積帶來大的體積變化，造成SEI膜不穩(wěn)定，電解質(zhì)不斷消
材料工程 2021年8期2021-08-12
- 鋰硫電池的正極與負(fù)極研究進(jìn)展
進(jìn)鋰硫電池使用金屬鋰作為電池的負(fù)極，金屬鋰的空間密度只有0.59g/cm3，且理論比容量為3 860mAh/g，負(fù)氧化還原電勢為-3.040V（相比標(biāo)準(zhǔn)氫電極）。這些優(yōu)點(diǎn)對于鋰硫電池成為高能量密度電池具有重大意義。但同時(shí)金屬鋰作為鋰硫電池的負(fù)極又有一些缺點(diǎn)，限制了鋰硫電池的商業(yè)化應(yīng)用。首先，金屬鋰在不斷的充放電過程中容易形成鋰枝晶，鋰枝晶很容易穿透隔膜，造成電池的短路、著火等，同時(shí)，鋰枝晶的溶解并不均勻，因此容易產(chǎn)生死鋰，造成電池比容量的下降，并且由于鋰枝
化工設(shè)計(jì)通訊 2021年7期2021-07-28
- 鋰金屬負(fù)極用集流體改性研究及進(jìn)展
量的負(fù)極材料。金屬鋰因其具有超高的理論比容量密度(3860 mA·h/g)、低還原電位(-3.04 V，相對標(biāo)準(zhǔn)氫電極)和較低的密度(0.53 g/cm3)而被研究者認(rèn)為是提高鋰電池能量密度的“圣杯”負(fù)極材料[2-3]。其中，金屬鋰與過渡族金屬氧化物正極材料匹配組成的鋰電池，其理論能量密度可達(dá)440 W·h/kg[4]。與其他新型高比能正極材料，如硫正極和氧氣正極匹配，所組成鋰硫電池和鋰氧電池的理論能量密度高達(dá)650 W·h/kg 和950 W·h/kg(
儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù) 2021年4期2021-07-10
- 原位保護(hù)層對金屬鋰電池循環(huán)穩(wěn)定性的影響研究
經(jīng)接近理論值。金屬鋰具有最高的理論比容量(3 860 mAh/g)和最負(fù)的電化學(xué)電位(-3.04 V)。與現(xiàn)有的鋰離子電池負(fù)極材料相比，金屬鋰負(fù)極在滿足高能量密度需求方面具有巨大潛力。盡管金屬鋰負(fù)極呈現(xiàn)出優(yōu)越的理論比容量和能量密度，但其在應(yīng)用過程中由于界面的不穩(wěn)定性存在以下問題[1]：(1)鋰枝晶生長帶來的安全性問題；(2)不可逆的副反應(yīng)導(dǎo)致活性材料的快速損失和電池阻抗的快速增加；(3)金屬鋰“無宿主”的性質(zhì)導(dǎo)致電極的粉化，在循環(huán)過程中造成無限制的體積膨脹
電源技術(shù) 2021年6期2021-07-06
- 鋰金屬負(fù)極親鋰骨架的研究進(jìn)展
5］. 然而，金屬鋰活潑的化學(xué)性質(zhì)使其與有機(jī)電解液之間的副反應(yīng)嚴(yán)重，導(dǎo)致金屬鋰不可逆的消耗以及非活性鋰的大量累積［16～20］. 此外，金屬鋰負(fù)極在循環(huán)過程中會(huì)發(fā)生體積形變，惡化其循環(huán)穩(wěn)定性. 而且循環(huán)過程中產(chǎn)生的鋰枝晶可能會(huì)刺穿隔膜，導(dǎo)致電池內(nèi)部短路、熱失控，甚至引發(fā)火災(zāi)、爆炸等危險(xiǎn)［12，21，22］. 這些問題都嚴(yán)重限制了金屬鋰負(fù)極的實(shí)際應(yīng)用.為解決上述問題，研究人員提出了多種有效策略，如構(gòu)建人工的固態(tài)電解質(zhì)界面膜（SEI）［23～38］、設(shè)計(jì)電解液
高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào) 2021年5期2021-05-17
- 全固態(tài)鋰離子電池中金屬鋰負(fù)極界面優(yōu)化改性研究*
質(zhì)[7-8]。金屬鋰容量高，在全固態(tài)電池中很受歡迎[9-10]，然而，諸如鈣鈦礦電解質(zhì)和LISICON電解質(zhì)的無機(jī)固體電解質(zhì)對鋰金屬靈敏度非常高，并且由于其機(jī)械性能不夠良好，聚合物固體電解質(zhì)在長時(shí)間的充電-放電反復(fù)操作后不能從源頭上抵擋鋰枝晶的形成[11]。因此，為了成功地將鋰金屬引入全固態(tài)鋰離子電池系統(tǒng)，必須改變電解質(zhì)或鋰金屬本身的性能[12-13]。PEDOT是一種聚合物，具有高電導(dǎo)率和良好電化學(xué)穩(wěn)定性的特征，但PEDOT不是離子導(dǎo)電聚合物，而是電子導(dǎo)
功能材料 2021年4期2021-05-07
- 鋰電解過程中雜質(zhì)元素的電化學(xué)行為
2］。 國內(nèi)外金屬鋰的生產(chǎn)方法有熔鹽電解法和金屬熱還原法， 目前工業(yè)上普遍采用氯化鋰-氯化鉀熔鹽電解法。在熔鹽電解法制備金屬鋰過程中，影響金屬鋰產(chǎn)品質(zhì)量的雜質(zhì)主要為Mg、Ca、Na、Fe 等，因MgCl2、CaCl2、NaCl、FeCl3的 分 解 電 位 小 于LiCl 的 分 解 電位，電解過程中原料中的Mg、Ca、Na、Fe 將全部進(jìn)入產(chǎn)品。 研究金屬鋰及雜質(zhì)元素從熔鹽體系中析出的電化學(xué)行為， 明晰其在陰極析出的電位范圍及控制步驟，得出熔鹽電解過程中
無機(jī)鹽工業(yè) 2021年4期2021-04-08
- 人工界面層在金屬鋰負(fù)極中的應(yīng)用
不容緩6,7。金屬鋰因具有高的理論比容量(3860 mAh·g?1)、低的質(zhì)量密度(0.59 g·cm?3)以及最低的電化學(xué)反應(yīng)電位(相對標(biāo)準(zhǔn)氫電位?3.04 V)而逐漸受到研究人員的青睞8-15。當(dāng)金屬鋰與插層類的過渡金屬氧化物材料(如鈷酸鋰、三元材料)匹配時(shí)，其能量密度可達(dá)440 Wh·kg?1；當(dāng)用于鋰硫(Li-S)和鋰氧(Li-O2)電池體系時(shí)，其理論能量密度可進(jìn)一步增強(qiáng)到2600和3500 Wh·kg?1。因此，金屬鋰電池被認(rèn)為是可代替鋰離子電池
物理化學(xué)學(xué)報(bào) 2021年2期2021-03-08
- 金屬鋰負(fù)極失效機(jī)制及其先進(jìn)表征技術(shù)
接應(yīng)用的價(jià)值。金屬鋰作為一種古老的鋰源型負(fù)極材料，在離開人們視野近50年后因其極高的理論比容量(3860 mAh·g?1)和較低的氧化還原電勢(相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電極為?3.040 V)而再次引起了人們的關(guān)注5,6。然而，金屬鋰負(fù)極在電池循環(huán)過程時(shí)發(fā)生的枝晶生長以及體積變化等問題嚴(yán)重阻礙了其實(shí)際應(yīng)用7-9。一方面，不斷生長的鋰枝晶會(huì)刺穿隔膜導(dǎo)致電池內(nèi)短路，進(jìn)而引發(fā)爆炸燃燒等安全危害10。另一方面，枝晶的形成極大增加了電極的比表面積，加劇了電極與電解液的副反應(yīng)，從
物理化學(xué)學(xué)報(bào) 2021年2期2021-03-08
- 蓬勃發(fā)展的金屬鋰負(fù)極
化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)的金屬鋰負(fù)極理論比容量高達(dá)3860 mAh·g?1，遠(yuǎn)高于目前鋰離子插層化學(xué)提供的容量，是未來構(gòu)建高能量密度電池體系的重要選擇。然而，金屬鋰材料自身的高活性給實(shí)用化電池體系設(shè)計(jì)帶來了新的挑戰(zhàn)。金屬鋰負(fù)極界面不穩(wěn)定且不均勻沉積形成枝晶，易引發(fā)安全隱患，限制了金屬鋰負(fù)極的高效利用1。金屬鋰的電化學(xué)沉積包括離子傳輸、鋰的形核生長等多個(gè)步驟。理解鋰沉積規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上調(diào)控金屬沉積行為是鋰負(fù)極研究面臨的難題2。當(dāng)金屬鋰與電解液接觸時(shí)，會(huì)在負(fù)極表面反應(yīng)生
物理化學(xué)學(xué)報(bào) 2021年1期2021-03-07
- 多空間尺度下的金屬鋰負(fù)極表征技術(shù)
發(fā)的主要目標(biāo)，金屬鋰負(fù)極由于具有極高的理論比容量(3865 mAh·g?1)，極低的電極電位(?3.04 Vvs標(biāo)準(zhǔn)氫電位)以及極小的密度(0.54 g·cm?3)等特點(diǎn)，成為備受關(guān)注的下一代高能量密度鋰二次電池負(fù)極。但是金屬鋰作為負(fù)極仍然存在多方面的問題，如安全性、體積變化、倍率、循環(huán)性、成本等，實(shí)現(xiàn)最終應(yīng)用需要攻克諸多技術(shù)難題。鋰金屬極強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)活性導(dǎo)致的副反應(yīng)和金屬鋰非均勻沉積導(dǎo)致的枝晶生長等問題，是引起金屬鋰電池各種失效現(xiàn)象的根本原因。在基于液態(tài)
物理化學(xué)學(xué)報(bào) 2021年1期2021-03-05
- 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
的提升。最近，金屬鋰由于其高的比容量(3680 mAh·g?1)，低的電極電勢(?3.04 Vvs標(biāo)準(zhǔn)氫電極)和低的密度(0.59 g?cm?3)等特點(diǎn)，再次引起了電池研究者們的注意力11,12。使用金屬鋰為負(fù)極，當(dāng)與傳統(tǒng)的鈷酸鋰、鎳酸鋰等搭配組裝成的鋰金屬電池能量密度可以超過400 Wh·kg?1，而與新型的諸如S、O2等無鋰正極匹配時(shí)，其能量密度甚至可以超過600 Wh·kg?113-15。然而，由于充放電過程中不均勻的鋰沉積行為，導(dǎo)致金屬鋰負(fù)極存在無
物理化學(xué)學(xué)報(bào) 2021年1期2021-03-05
- 真空熱還原法制備金屬鋰的研究進(jìn)展
0819引 言金屬鋰及其化合物廣泛應(yīng)用于冶金、電子、能源電池、熱核聚變及航空航天等領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種對國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)具有重大意義的戰(zhàn)略資源，被稱為“工業(yè)味精”和“21世紀(jì)的能源金屬”。鋰礦資源的分布如表1所示，中國的鋰礦資源儲(chǔ)量居世界前列，僅次于智利、阿根廷和澳大利亞。單從儲(chǔ)量角度看，我國擁有較為豐富的鋰資源，但是由于地理位置偏遠(yuǎn)以及礦石稟賦較差等因素，我國的鋰輝石礦開采難度較大、成本高，導(dǎo)致我國鋰礦石資源嚴(yán)重依賴進(jìn)口。我國是全球第一大鋰鹽生產(chǎn)國和消費(fèi)
礦產(chǎn)保護(hù)與利用 2020年5期2020-12-25
- 來自新疆的鋰緊急馳援抗疫一線應(yīng)急藥物研制
之一，抗疫前線金屬鋰出現(xiàn)缺口。作為自治區(qū)唯一生產(chǎn)金屬鋰的企業(yè)，亞歐稀有迅速組織貨源，緊急辦理了發(fā)運(yùn)。據(jù)了解，金屬鋰是開發(fā)抗病毒藥物的初始原料成分之一。為支持應(yīng)急藥物的研發(fā)，2月11日，天津某公司向亞歐稀有提出緊急供貨需求。面對緊急求助，新疆有色集團(tuán)黨委高度重視，要求亞歐稀有迅速行動(dòng)，全力支持。金屬鋰屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，必須使用專用車輛運(yùn)輸。亞歐稀有黨委書記、董事長李德忠說，如果按正常物流配送計(jì)劃，專業(yè)物流公司定于2月12日裝運(yùn)產(chǎn)品。為搶抓時(shí)間、盡快出貨，亞歐稀
新疆有色金屬 2020年1期2020-12-08
- 全固態(tài)金屬鋰電池負(fù)極界面問題及解決策略*
美國)全固態(tài)金屬鋰電池有望提高當(dāng)前商用鋰離子電池的安全性及能量密度， 被廣泛認(rèn)為是下一代電池的重要研發(fā)方向. 其中的負(fù)極-電解質(zhì)界面與電池性能緊密相連. 本文將該界面存在的問題劃分為靜態(tài)及動(dòng)態(tài)兩方面， 靜態(tài)問題包括化學(xué)不穩(wěn)定及物理接觸差， 體現(xiàn)在電池循環(huán)前的巨大阻抗， 動(dòng)態(tài)問題包括枝晶生長及孔洞形成， 體現(xiàn)在電池循環(huán)過程性能的快速衰退. 本文就靜態(tài)及動(dòng)態(tài)問題的起因及其解決策略進(jìn)行分析， 并對高性能全固態(tài)金屬鋰電池的設(shè)計(jì)策略作出展望.1 引 言鋰離子電池在
物理學(xué)報(bào) 2020年22期2020-12-05
- 實(shí)用化條件下金屬鋰負(fù)極失效的研究*
100084)金屬鋰因其高理論比容量和低電極電勢， 被視為下一代高比能二次電池理想的負(fù)極材料之一. 然而， 其表面不穩(wěn)定的固液界面膜及不均勻鋰沉積等問題嚴(yán)重限制著其實(shí)際應(yīng)用. 目前， 金屬鋰負(fù)極的研究大多采用溫和的實(shí)驗(yàn)條件， 這對于理解負(fù)極表界面的物理化學(xué)性質(zhì)和揭示鋰沉積規(guī)律等基礎(chǔ)研究具有重要意義. 但是，超薄鋰負(fù)極(＜ 50 μm)， 低負(fù)極/正極面容量比(＜ 3.0)， 低電解液量(＜ 3.0 g·A·h—1)等實(shí)用化條件是實(shí)現(xiàn)高比能金屬鋰電池(＞ 3
物理學(xué)報(bào) 2020年22期2020-12-05
- 鋰離子在三維骨架復(fù)合鋰金屬負(fù)極中的沉積規(guī)律
界面膜和復(fù)雜的金屬鋰沉積與溶解行為制約了其實(shí)用化。金屬鋰作為一種極其活潑的金屬，當(dāng)在電化學(xué)條件下接觸電解質(zhì)時(shí)，會(huì)在其表面快速形成一層化學(xué)組成極其復(fù)雜的膜，即固液界面膜(SEI 膜)，其可傳導(dǎo)鋰離子并能阻斷金屬鋰進(jìn)一步與電解質(zhì)反應(yīng)發(fā)生損耗。然而這層膜往往并不穩(wěn)定，在金屬鋰沉積溶解過程中極易破裂，致使更多的金屬鋰暴露于工作狀態(tài)的電解質(zhì)中，進(jìn)而反應(yīng)生成更多的固液界面膜，帶來不可逆的金屬鋰和電解質(zhì)損耗。同時(shí)，金屬鋰的沉積過程容易出現(xiàn)不可控的金屬鋰枝晶生長，其一方面
化工學(xué)報(bào) 2020年6期2020-06-22
- 鋰合金薄膜層保護(hù)金屬鋰負(fù)極的機(jī)理
這種發(fā)展趨勢，金屬鋰由于比容量高達(dá)3860 mA·h/g，有可能在不久的將來成為主流的負(fù)極材料，這將導(dǎo)致高性能金屬鋰二次電池的誕生，因此金屬鋰負(fù)極具有重要的科學(xué)研究價(jià)值和巨大的應(yīng)用市場[3]。但是，自20世紀(jì)70年代開始，就發(fā)現(xiàn)金屬鋰做為二次電池的負(fù)極材料面臨諸多的困難[3-4]。時(shí)至今日，一些關(guān)鍵問題仍然難以克服，導(dǎo)致金屬鋰二次電池遲遲不能商業(yè)化。其中的主要難題有兩個(gè)：一個(gè)是鋰枝晶；另一個(gè)是金屬鋰的高化學(xué)反應(yīng)活性，且后者對前者有明顯的影響[5-6]。早在
儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù) 2020年2期2020-04-04
- 氧化物纖維膜可實(shí)現(xiàn)從絕緣到導(dǎo)電的快速轉(zhuǎn)變
2纖維膜覆蓋在金屬鋰（Li）板上，自驅(qū)動(dòng)的化學(xué)反應(yīng)在TiO2纖維膜表面誘導(dǎo)產(chǎn)生缺陷，并引發(fā)界面的絕緣至導(dǎo)電相變，從而觸發(fā)從界面到整個(gè)纖維膜的快速多米諾級(jí)聯(lián)還原。在1min 內(nèi)，TiO2纖維膜顏色迅速由白變藍(lán)再變黑，電導(dǎo)率從0 迅速提升到40 S/m，用作導(dǎo)線，在電源驅(qū)動(dòng)下可以點(diǎn)亮燈泡。研究發(fā)現(xiàn)，納米纖維膜與金屬鋰的接觸面積、DMAc溶劑添加量以及纖維膜的孔隙結(jié)構(gòu)等是影響快速還原反應(yīng)的關(guān)鍵。納米纖維膜與金屬鋰的接觸面積越大，還原時(shí)間就會(huì)越短。即使當(dāng)納米纖維膜
紡織科學(xué)研究 2020年3期2020-04-02
- 金屬鋰負(fù)極的關(guān)鍵技術(shù)與研究進(jìn)展*
)和低原子量的金屬鋰成為下一代鋰二次電池的理想負(fù)極。事實(shí)上金屬鋰電池在20世紀(jì)70年代就已經(jīng)開始使用，但頻發(fā)的事故導(dǎo)致其發(fā)展被擱置，事故原因主要是金屬鋰電池循環(huán)過程中鋰離子的不均勻沉積而生成的枝晶和電池鼓包，降低電池壽命和導(dǎo)致安全問題，如圖1所示。近年來隨著研究的不斷深入，研究者們發(fā)現(xiàn)金屬鋰電池作為一個(gè)復(fù)雜的儲(chǔ)能體系，電解液、隔膜等組成部分對鋰負(fù)極有著不可忽略的影響，因此在多個(gè)方面對其進(jìn)行了嘗試，Han[2]等用原子層沉積(ALD)Al2O3的石榴石型(L
功能材料 2020年1期2020-02-13
- 固態(tài)鋰電池中金屬鋰負(fù)極與固體電解質(zhì)界面的關(guān)鍵挑戰(zhàn)
iS2為正極，金屬鋰為負(fù)極的Li/TiS2二次電池。其中金屬鋰理論容量高達(dá)3 860 mAh/g，具有最低的負(fù)極電位，是理想的鋰電池負(fù)極。遺憾的是由于鋰枝晶的逐漸生長最終將刺穿隔膜，并引發(fā)有機(jī)電解液燃燒，此類安全事故和隱患導(dǎo)致金屬鋰負(fù)極的研究幾乎處于停滯狀態(tài)[3 - 4]。直到近年隨著便攜式電子設(shè)備及新能源汽車對更高能量密度的需求，研究者們對金屬鋰與電解液的反應(yīng)機(jī)理認(rèn)知的不斷加深，全球范圍內(nèi)又重新掀起了開發(fā)金屬鋰的熱潮。固態(tài)鋰電池采用不可燃的無機(jī)類固體電解
分析科學(xué)學(xué)報(bào) 2019年6期2020-01-15
- 金屬鋰制備工藝研究進(jìn)展
00）0 引言金屬鋰性質(zhì)非常活潑，其在原子能、核工業(yè)、冶金行業(yè)、電子等領(lǐng)域都具有非常重要的應(yīng)用[1-3]。鋰原子量具有最小的電化學(xué)當(dāng)量值，其標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-3.03V，用鋰作負(fù)極活性物質(zhì)的電池叫鋰電池，鋰電池具有重量輕、體積小、儲(chǔ)電能力大、充電速度快、適用范圍廣等特點(diǎn)，是一種較為理想的新能源電池材料。以鋰為主要合金元素的新型鋁合金，突出的優(yōu)點(diǎn)是密度小、彈性模量高，在鋁及其合金中，每加入1%的鋰，比重可下降3%，彈性模量提高6%，世界各國研制出各種牌號(hào)的鋁鋰
新疆有色金屬 2019年5期2020-01-07
- 擔(dān)載納米硅的鋰-碳復(fù)合微球作為鋰二次電池負(fù)極
的目標(biāo)1-3。金屬鋰作為鋰離子電池負(fù)極的“明星”材料，具有極高的質(zhì)量比容量(3860 mAh·g-1)和極低的還原電勢(相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電極為-3.04 V)4-6。實(shí)際上，從上個(gè)世紀(jì)七十年代研究者們就開始了金屬鋰作為鋰電池負(fù)極的應(yīng)用研究，并于八十年代將其與MoS2正極組裝成商業(yè)化的鋰金屬電池。然而，金屬鋰與電解液反應(yīng)嚴(yán)重，鍍鋰過程體積膨脹大，且在循環(huán)中易生成枝晶，從而導(dǎo)致電池循環(huán)穩(wěn)定性差且容易發(fā)生短路產(chǎn)生大量的熱，甚至引起電池爆炸。因此，以金屬鋰為負(fù)極的鋰電
物理化學(xué)學(xué)報(bào) 2019年12期2019-12-21
- 納米硅擔(dān)載提高鋰-碳復(fù)合負(fù)極的電化學(xué)性能
11 背景介紹金屬鋰作為鋰離子電池負(fù)極，具有極高的比容量和極低的還原電勢，也可和不含鋰源的正極材料搭配做成如鋰-硫，鋰-氧氣等電池，是發(fā)展下一代高能量密度電池的關(guān)鍵材料。從上個(gè)世紀(jì)七十年代開始，研究者們就開始了金屬鋰負(fù)極的研究1-3。然而，由于金屬鋰自身高的反應(yīng)活性和趨于無限的體積膨脹的特點(diǎn)，使得金屬鋰會(huì)與電解液發(fā)生嚴(yán)重的反應(yīng)，導(dǎo)致較低的循環(huán)庫倫效率。同時(shí)，金屬鋰在循環(huán)過程中容易生成鋰枝晶，引起電池短路，帶來安全隱患。中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
物理化學(xué)學(xué)報(bào) 2019年12期2019-12-21
- 一種梯度親鋰-憎鋰的鋰金屬負(fù)極保護(hù)策略
屬負(fù)極示意圖。金屬鋰(Li)具有非常高的理論比容量(3860 mAh·g-1)和最負(fù)的電勢(-3.040 V vs標(biāo)準(zhǔn)氫電極)，有望作為下一代高能量密度電池的負(fù)極材料用于電動(dòng)汽車和電網(wǎng)存儲(chǔ)1,2。然而，在鋰離子反復(fù)沉積和析出過程中，金屬鋰負(fù)極表面容易生長出鋰枝晶，并發(fā)生粉化，消耗大量的電解液，極大降低了電池的利用率，造成安全隱患，縮短電池使用壽命，從而限制了鋰金屬電池的進(jìn)一步應(yīng)用3-7。在大量抑制鋰枝晶的方法中，構(gòu)筑穩(wěn)定的金屬鋰保護(hù)界面是直接有效的方法8,
物理化學(xué)學(xué)報(bào) 2019年7期2019-07-26
- 青海鹽湖提鋰再添重大科技專項(xiàng)將撬動(dòng)產(chǎn)值4億元
“鹽湖資源制取金屬鋰產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”項(xiàng)目將構(gòu)建從鹽湖復(fù)雜體系中高效綠色分離提取氯化鋰的新工藝，并在此基礎(chǔ)上建成千噸級(jí)電解金屬鋰聯(lián)產(chǎn)示范裝置，預(yù)計(jì)執(zhí)行期內(nèi)新增產(chǎn)值4億元人民幣。全球已查明的鋰資源儲(chǔ)量為3 400萬t，而青海鹽湖已探明的鋰礦儲(chǔ)量1 724萬t，是中國鋰資源最豐富的省份。但青海鋰品位低造成鎂鋰比值高，鎂鋰分離又是世界性難題，因此，鋰資源技術(shù)創(chuàng)新成為該省近年來不斷攻克的方向之一。青海省科技廳介紹，此次啟動(dòng)的“鹽湖資源制取金屬鋰產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技
鹽科學(xué)與化工 2019年10期2019-02-27
- 火焰法金屬鋰原子吸收分光光度計(jì)靈敏度調(diào)整方法研究
靈敏度是火焰法金屬鋰原子吸收分光光度計(jì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，靈敏度的好壞直接關(guān)系到金屬樣品測量的準(zhǔn)確度。此外，影響靈敏度的干擾因素很多，如燈電流、空心陰極燈的位置、燃燒器位置、霧化器霧化質(zhì)量以及狹縫寬度等。為了提高金屬鋰原子吸收分光光度計(jì)的靈敏度，可以通過調(diào)整這些干擾因素來提升靈敏度。結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗(yàn)，本文詳細(xì)介紹了火焰法金屬鋰原子吸收分光光度計(jì)靈敏度的調(diào)整方法。1 火焰法金屬鋰原子吸收分光光度計(jì)的驗(yàn)證所謂的火焰金屬鋰原子化法就是通過火焰金屬鋰原子發(fā)生器實(shí)現(xiàn)
世界有色金屬 2019年4期2019-02-09
- 鋰離子電容器預(yù)嵌鋰技術(shù)及其研究進(jìn)展①
。如圖1b為以金屬鋰為參比電極檢測鋰離子電容器充放電過程正極、負(fù)極電勢變化過程，設(shè)定鋰離子電容器的工作電壓范圍為2 V～4回顧鋰離子電容器的發(fā)展歷史，1987年，Yata等首先在1 M LiCl O4／環(huán)丁砜＋γ-丁內(nèi)酯電解液中發(fā)現(xiàn)了鋰離子在聚并苯中的嵌脫鋰行為［31］。1989年，一種采用聚并苯同時(shí)作為正極和負(fù)極活性材料的紐扣式聚并苯電容器（2.5 V）誕生了，其容量是雙電層電容器的2倍～3倍，這項(xiàng)技術(shù)被日本的Kanebo Ltd.商業(yè)化［32］。199
電池工業(yè) 2018年3期2018-08-17
- 雙膦-吡咯金屬鋰化合物的合成、結(jié)構(gòu)與性能研究
NP雙膦-吡咯金屬鋰化合物,并將其應(yīng)用于芳香醛與芳香胺的酰胺化反應(yīng),獲得了較好的催化效果。1 實(shí)驗(yàn)部分1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器吡咯、二苯基膦(Ph2PH)、二甲胺鹽酸鹽、質(zhì)量分?jǐn)?shù)37%甲醛水溶液(阿拉丁試劑公司，分析純)；丁基鋰(n-BuLi)(Alfa Aesar試劑公司，1.6 mol/L正己烷溶液)。Bruker DRX 600 MHz核磁共振儀;Bruker Smart CCD X-Ray單品衍射儀。實(shí)驗(yàn)條件:涉及對空氣、濕氣敏感的反應(yīng)在無水無氧條件
- 單層石墨烯電極 可避免鋰電池短路
的行為，填補(bǔ)了金屬鋰在碳原子晶格上異相成核的基礎(chǔ)研究空白，為破解鋰電池產(chǎn)業(yè)化遭遇的鋰枝晶等難題提供理論基礎(chǔ)。相關(guān)論文近日在線發(fā)表在《儲(chǔ)能材料》雜志上。鋰枝晶會(huì)在液體鋰電池中生長，刺穿隔膜，造成電池短路。研究團(tuán)隊(duì)成員軍事科學(xué)院副研究員張浩介紹，近年的研究以多孔碳基材料構(gòu)筑金屬鋰負(fù)極骨架的方法抑制鋰枝晶生長，但是規(guī)律紊亂、效果有限。原因之一是學(xué)界對金屬鋰在碳晶格上電沉積成核的基礎(chǔ)研究的空白。要明確金屬鋰如何在碳晶格沉積，必須獲得純粹、無背景干擾的生長環(huán)境。為此
科學(xué)導(dǎo)報(bào) 2018年45期2018-05-14
- 可充金屬鋰負(fù)極，路在何方？
新 平?可充金屬鋰負(fù)極，路在何方？艾 新 平（武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430072）金屬鋰具有高達(dá)3860 mA·h/g的理論比容量及-3.04 V的超負(fù)電極電勢（相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電極），是構(gòu)建高比能電池的理想負(fù)極。隨著先進(jìn)便攜式電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域?qū)﹄姵啬芰棵芏纫蟮娜找嫣岣?，開發(fā)基于金屬鋰負(fù)極的高比能二次電池已成為近年來化學(xué)電源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，金屬鋰負(fù)極因此而重新受到特別關(guān)注。然而，作為一種二次電池的負(fù)極，金屬鋰在反復(fù)充放電過程中易出
儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù) 2018年1期2018-03-21
- 鋰金屬原電池的發(fā)展與應(yīng)用
鍵詞：原電池；金屬鋰；環(huán)境保護(hù)中圖分類號(hào)：TM911 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）03-0215-02化學(xué)電池的開發(fā)和利用極大的促進(jìn)了人類的文明進(jìn)程，以各類化學(xué)電池為電源的電子產(chǎn)品不斷進(jìn)入人們的視野。化學(xué)電池作為一種將化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)換的裝置，其主要分為兩大類，即原電池與蓄電池。一般認(rèn)為原電池是根據(jù)兩個(gè)電極之間金屬性的差異，利用彼此產(chǎn)生電勢差來促使電子流動(dòng)，從而產(chǎn)生電流。而蓄電池作為一種可以反復(fù)放電/放電使用電池。簡單講，原電
中國科技縱橫 2018年3期2018-03-15
- 球形碳顆粒用于高效穩(wěn)定“金屬鋰儲(chǔ)藏室”
用于高效穩(wěn)定“金屬鋰儲(chǔ)藏室”張 強(qiáng)(清華大學(xué)化學(xué)工程系，北京 100084)隨著便攜式電子、電動(dòng)車和儲(chǔ)能電網(wǎng)的快速發(fā)展，亟需開發(fā)高能量密度的二次電池體系。金屬鋰具有高的理論比容量(3860 mAh·g?1)，低的密度(0.59 g·cm?3)和最低的還原電位(相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電位為?3.04 V)。因此，利用金屬鋰代替?zhèn)鹘y(tǒng)石墨為負(fù)極獲得的金屬鋰二次電池是一種極具應(yīng)用前景的高比能二次電池1?3。然而，鋰/電解質(zhì)界面不均勻的鋰離子和電荷傳輸，導(dǎo)致形成鋰枝晶，“死鋰
物理化學(xué)學(xué)報(bào) 2017年7期2017-11-01
- 非水溶劑Li-O2電池鋰負(fù)極研究進(jìn)展
池的典型結(jié)構(gòu)為金屬鋰負(fù)極、含Li+的非水溶劑電解液和多孔氧氣正極。目前，多數(shù)Li-O2電池研究集中在正極的氧氣電極反應(yīng)；金屬鋰負(fù)極極強(qiáng)的還原性導(dǎo)致的副反應(yīng)使Li-O2電池中的化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)變得更為復(fù)雜。因?yàn)椋娊庖汉蛷恼龢O擴(kuò)散來的O2都會(huì)與金屬鋰發(fā)生反應(yīng)；鋰負(fù)極上生成的副反應(yīng)產(chǎn)物同樣會(huì)擴(kuò)散到正極一側(cè)，干擾正極的O2反應(yīng)。此外，鋰負(fù)極上可能生成鋰枝晶，降低電池的安全性能，進(jìn)而阻礙Li-O2電池的實(shí)用化。因此，研究并解決鋰負(fù)極的電化學(xué)穩(wěn)定性和安全問題迫在眉睫
物理化學(xué)學(xué)報(bào) 2017年3期2017-05-10
- 鋰離子吸附行為調(diào)控抑制金屬鋰負(fù)極枝晶生長
附行為調(diào)控抑制金屬鋰負(fù)極枝晶生長劉忠范 (北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院，北京大學(xué)納米化學(xué)研究中心，北京100871)[Highlight]www.whxb.pku.edu.cn鋰離子電池儲(chǔ)能具有高能量密度和便攜的優(yōu)勢，經(jīng)過20年的發(fā)展逐步獲得了市場的廣泛認(rèn)可，在個(gè)人電子設(shè)備、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了規(guī)模應(yīng)用。在已知電極材料中，鋰金屬負(fù)極以3860 mAh?g－1的高容量和最負(fù)的電勢(－3.040 V(vs標(biāo)準(zhǔn)氫電極))而成為儲(chǔ)能界的“圣杯”，受到研究人員的廣泛關(guān)
物理化學(xué)學(xué)報(bào) 2016年4期2016-09-05
- 鋰硫電池負(fù)極研究進(jìn)展
h/g，以硫與金屬鋰構(gòu)建的鋰/硫二次電池體系的[1-2]理論能量密度達(dá)2 600 Wh/kg。此外，鋰硫電池還具有原料來源豐富、成本低廉、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，符合電動(dòng)汽車對動(dòng)力電池的需求和便攜式電子產(chǎn)品對化學(xué)電源的要求，成為高能電池技術(shù)領(lǐng)域的前沿與研究熱點(diǎn)。1 鋰硫電池的主要問題及對策盡管與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，鋰硫電池具有如上文所述的明顯優(yōu)點(diǎn)，但仍然存在以下不足。由于電化學(xué)反應(yīng)中間產(chǎn)物聚硫離子(Sn2－，8≥n≥3)易溶于有機(jī)電解液[3]，產(chǎn)生飛梭現(xiàn)象(圖1所
電源技術(shù) 2016年8期2016-07-24
- 基于PDMS的高效穩(wěn)定的金屬鋰負(fù)極保護(hù)層
S的高效穩(wěn)定的金屬鋰負(fù)極保護(hù)層劉忠范(北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院，北京100871)在過去的二十多年里，鋰離子電池由于其較高的能量密度等優(yōu)點(diǎn)逐漸成為能源存儲(chǔ)市場中的主體之一，如今廣泛用于電子便攜設(shè)備(如手機(jī)、筆記本等)中。但隨著大家對于電子設(shè)備的要求提升以及電動(dòng)汽車的快速發(fā)展，研究并開發(fā)更高性能的鋰電池材料顯得尤為關(guān)鍵。就負(fù)極而言，金屬鋰擁有相當(dāng)高的理論容量(3860 mAh·g－1)，這相當(dāng)于是現(xiàn)在商業(yè)化的鋰離子電池石墨負(fù)極的十倍，同時(shí)具有很低的密度(0
物理化學(xué)學(xué)報(bào) 2016年12期2016-03-16
- 金屬鋰電解槽熱平衡計(jì)算
830006）金屬鋰電解槽熱平衡計(jì)算陳悅娣（新疆昊鑫鋰開發(fā)有限公司 烏魯木齊 830006）通過細(xì)致的計(jì)算，對金屬鋰電解過程中，電解槽獲得的電能和損失的熱量進(jìn)行了詳細(xì)分析，并完成了金屬鋰電解槽熱平衡計(jì)算。通過電解槽熱損失及熱平衡計(jì)算，可以為金屬鋰生產(chǎn)企業(yè)分析電能消耗的原因、采取有效措施提高電流效率提供依據(jù)，也可為鋰冶煉廠的電解槽設(shè)計(jì)提供參考。金屬鋰 電解槽 熱量 計(jì)算1 前言目前，工業(yè)生產(chǎn)金屬鋰最普遍的方法為氯化鋰-氯化鉀熔鹽電解法，以熔融的氯化鋰和氯化鉀
新疆有色金屬 2014年2期2014-06-05
- 金屬鋰二次電池中鋰電極的研究進(jìn)展
研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到金屬鋰二次電池。金屬鋰的高比容量(3 860mAh/g)和低還原電位(－3.04 V vs.SHE)使其成為金屬鋰二次電池最有前景的負(fù)極材料。在金屬鋰二次電池中，鋰電極是影響電池電化學(xué)性能的主要因素，所以對鋰電極的研究是至關(guān)重要的。本文主要介紹了鋰電極存在的問題以及對其改性的方法，而對鋰電極改性的目的在于抑制鋰枝晶，以提高鋰電極的安全性能和循環(huán)壽命。1 鋰電極存在的問題經(jīng)過幾十年的研究，金屬鋰二次電池的應(yīng)用仍存在兩個(gè)最重要問題[1]。首先，鋰
電源技術(shù) 2014年2期2014-03-26
- 電池級(jí)金屬鋰生產(chǎn)工藝探討
006）電池級(jí)金屬鋰生產(chǎn)工藝探討陳悅娣（新疆昊鑫鋰鹽開發(fā)有限公司烏魯木齊830006）電池級(jí)金屬鋰的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法分為兩步，先采用熔鹽電解法生產(chǎn)出工業(yè)級(jí)金屬鋰，再采用真空蒸餾的方法進(jìn)行金屬鋰的提純，生產(chǎn)出電池級(jí)金屬鋰，此工藝產(chǎn)量低、能耗高、成本高。本文打破了傳統(tǒng)生產(chǎn)電池級(jí)金屬鋰的工藝思路，通過技術(shù)創(chuàng)新，從原料的凈化提純著手，采用一步電解法直接生產(chǎn)電池級(jí)金屬鋰，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到電池級(jí)金屬鋰的標(biāo)準(zhǔn)要求，生產(chǎn)成本較傳統(tǒng)的蒸餾法生產(chǎn)工藝大幅度降低，具有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和廣
新疆有色金屬 2014年5期2014-02-17
- 高比能水體系鋰電池研究
倍以上。但由于金屬鋰很容易被水腐蝕析氫，造成容量的損失和安全隱患。Visco 等人［5～8］提出了用具有NASICON 結(jié)構(gòu)的固體電解質(zhì)如LATP (Li1+x+yAlxTi2－xSiyP3－yO12)保護(hù)金屬鋰，而使得鋰電極可以在水溶液中穩(wěn)定工作，前期工作也證明了LATP 是鋰離子導(dǎo)體而可以阻止質(zhì)子穿透［9］。本文將在制備致密的LAGP 固體電解質(zhì)的基礎(chǔ)上，評(píng)估LAGP 及其界面特性。并采用有機(jī)電解液/LAGP 雙層保護(hù)的金屬鋰電極制備鋰-空氣及鋰-水電
中國電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào) 2012年4期2012-06-10