国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

華科張恒與Armand合作,最新Nature Materials!

研究背景

可充電鋰金屬電池(RLMB)被認(rèn)為有望替代鋰離子電池。鋰金屬電池對(duì)庫(kù)倫效率的高要求需要使用與之良好配合的電解液,所以溶劑和鋰鹽的作用非常重要。在溶劑的選擇和設(shè)計(jì)上,已經(jīng)有了很多的工作,比如崔屹/鮑哲南教授近兩年發(fā)表的兩篇Nature Energy對(duì)醚進(jìn)行氟化。在鹽的選擇上,雙三氟甲磺酰亞胺鋰(LiTFSI)因其優(yōu)異的穩(wěn)定性和無(wú)害性而被廣泛用作RLMB的導(dǎo)電鹽。然而,基于LiTFSI的電解質(zhì)對(duì)低電位(>3.8 V vs Li/Li+)的鋁(Al0)集流體具有腐蝕性,從而排除了它們?cè)?V級(jí)RLMB中的應(yīng)用。

之前報(bào)道的4V級(jí)RLMB使用的是雙鹽電解液,比如LiTFSI+?LiBOB,LiTFSI?+LiDFOB,LiFSI+?LiBOB,或者在電解液中使用添加劑。優(yōu)化后的電解質(zhì)促進(jìn)了Li電極的無(wú)枝晶循環(huán),具有較高的庫(kù)侖效率,這是由于電解質(zhì)鹽或添加劑的優(yōu)先分解,可以在Li陽(yáng)極上形成穩(wěn)定的SEI。
迄今為止,含有單一鋰鹽和碳酸酯溶劑的4V級(jí)RLMB的簡(jiǎn)單電解質(zhì)配方很少被報(bào)道,因?yàn)閱嘻}陰離子的固有特性無(wú)法應(yīng)對(duì)電池化學(xué)的巨大挑戰(zhàn)。包括
(1)在碳酸酯溶劑中有足夠的溶解度和離子導(dǎo)電性;
(2)在兩個(gè)電極的工作電位下有良好的化學(xué)和熱穩(wěn)定性;
(3)在正極的高工作電位下與Al集流體有良好的兼容性。

成果簡(jiǎn)介

華科張恒與Armand合作,最新Nature Materials!

針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,華中科技大學(xué)張恒教授與西班牙能源合作研究中心(CIC energigune)著名鋰電學(xué)者Michel Armand教授合作在Nature Materials上發(fā)表成果Stable non-corrosive sulfonimide salt for 4-V-class lithium metal batteries,作者報(bào)道了一種4 V級(jí)鋰金屬電池用的穩(wěn)定、對(duì)Al無(wú)腐蝕性的磺胺鋰鹽。
華科張恒與Armand合作,最新Nature Materials!
這種鹽的分子式如上圖,二氟甲烷磺酰-三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiDFTFSI),這是在常見(jiàn)的鋰鹽LiTFSI的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)得到的,將其中的一個(gè)F替換為H。
之前,LiDFTFSI旨在通過(guò)Br?nsted酸性-CF2H基團(tuán)和聚(環(huán)氧乙烷)(PEO)環(huán)氧烷單元之間的相互作用,提高固體聚合物電解質(zhì)的鋰離子導(dǎo)電性,并通過(guò)可能形成氫化鋰來(lái)調(diào)節(jié)Li電極上的SEI的性能。人們可能會(huì)預(yù)測(cè),由于H原子的電負(fù)性低于F原子,由于兩種鹽的結(jié)構(gòu)相似,其電解質(zhì)可能仍然對(duì)Al集流體具有腐蝕性。
令人驚訝的是,作者在這里證明,基于LiDFTFSI的電解質(zhì)對(duì)4V級(jí)陰極足夠穩(wěn)定,并且在4.2 V vs Li/Li+下,也不會(huì)腐蝕Al集流體。這是因?yàn)锳l(DFTFSI)3在碳酸酯溶劑中的化學(xué)不穩(wěn)定性,該溶劑很容易分解為穩(wěn)定的鈍化物種(例如AlF3和LiF),并保護(hù)Al集流體免受進(jìn)一步腐蝕。
此外,這種鹽會(huì)促進(jìn)Li電極上有利的SEI的生長(zhǎng),生成LiF和LiH。用LiDFTFSI取代LiTFSI或LiPF6賦予Li||NMC111電池卓越的循環(huán)穩(wěn)定性和容量保留(循環(huán)200次,容量保留87%),這表明鹽陰離子在決定RLMB的電化學(xué)性能方面發(fā)揮著決定性作用。

圖文詳情

華科張恒與Armand合作,最新Nature Materials!
圖1. 高壓RLMBs的基本原理和LiDFTFSI的設(shè)計(jì)理念

華科張恒與Armand合作,最新Nature Materials!

圖2. LiDFTFSI、LiTFSI和LiPF6基電解質(zhì)的物理和電化學(xué)性能

華科張恒與Armand合作,最新Nature Materials!

圖3. Al0集流器在LiDFTFSI、LiTFSI和LiPF6基電解質(zhì)中的穩(wěn)定性

華科張恒與Armand合作,最新Nature Materials!

圖4. Al(DFTFSI)3和Al(TFSI)3在碳酸鹽溶劑中的性質(zhì)

華科張恒與Armand合作,最新Nature Materials!

圖5. 使用LiDFTFSI、LiTFSI和LiPF6基電解質(zhì),Li||NMC111電池在室溫下的循環(huán)性能

通訊作者

華科張恒與Armand合作,最新Nature Materials!

張恒,男,華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院教授,博士生導(dǎo)師。華中科技大學(xué)獲得學(xué)士(2011)和博士(2016)學(xué)位,博士導(dǎo)師為周志彬教授和聶進(jìn)教授。2016-2017年,在西班牙能源合作研究中心(CIC energigune)從事博士后研究,合作導(dǎo)師為著名鋰電學(xué)者M(jìn)ichel Armand教授。2018-2020年,擔(dān)任西班牙能源合作研究中心聚合物電解質(zhì)課題組組長(zhǎng)(獨(dú)立PI)。2020年8月,回到華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院工作。目前,以第一作者或通訊作者在Chemical Society Reviews、Angewandte Chemie、Journal of the American Chemical Society、Joule、Advanced Energy Materials、Advanced Functional Materials、Energy Storage Materials、Journal of Power Sources等國(guó)際一流期刊發(fā)表50余篇論文,SCI他引1500余次,H指數(shù)為22。申請(qǐng)歐洲專(zhuān)利3項(xiàng)、中國(guó)專(zhuān)利4項(xiàng)。
華科張恒與Armand合作,最新Nature Materials!
Michel Armand教授,為世界著名鋰電池學(xué)者、鋰電池產(chǎn)業(yè)的奠基人之一,是國(guó)際學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界公認(rèn)的、在鋰電領(lǐng)域具有多項(xiàng)原始創(chuàng)新成果的專(zhuān)家。出生于1946年,在法國(guó)知名工程師學(xué)校(Saint-Cloud高師)獲得無(wú)機(jī)化學(xué)碩士學(xué)位,于1971-1972年訪問(wèn)美國(guó)斯坦福大學(xué)材料科學(xué)與工程系。Michel Armand于1974年博士畢業(yè),同年進(jìn)入法國(guó)國(guó)家科研中心工作,在1980年提出“搖椅式電池”概念。1995-2004年,Michel Armand擔(dān)任加拿大蒙特利爾大學(xué)化學(xué)系的教授。在2000-2004年期間,擔(dān)任法國(guó)國(guó)家科研中心蒙特利爾大學(xué)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室主任。在法國(guó)亞眠固態(tài)反應(yīng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室擔(dān)任工作至2012年,現(xiàn)任西班牙CIC Energigune研究所高級(jí)研究員。共發(fā)表學(xué)術(shù)論文230多篇,美國(guó)、歐洲專(zhuān)利近160項(xiàng),會(huì)議演講230余次,其中邀請(qǐng)報(bào)告190篇,擔(dān)任多個(gè)國(guó)際學(xué)術(shù)期刊的編委(固態(tài)離子學(xué),應(yīng)用電化學(xué),化學(xué)電源等)。

原文鏈接

Qiao, L., Oteo, U., Martinez-Iba?ez, M. et al. Stable non-corrosive sulfonimide salt for 4-V-class lithium metal batteries. Nat. Mater. (2022).

https://doi.org/10.1038/s41563-021-01190-1

原創(chuàng)文章,作者:v-suan,如若轉(zhuǎn)載,請(qǐng)注明來(lái)源華算科技,注明出處:http://m.xiubac.cn/index.php/2023/10/15/71598cfe00/

(0)

相關(guān)推薦

新昌县| 宁陕县| 甘泉县| 天台县| 巴林左旗| 华安县| 左云县| 伊金霍洛旗| 襄樊市| 金坛市| 兴安县| 碌曲县| 南开区| 临夏县| 泾阳县| 通道| 赣榆县| 宜宾市| 松阳县| 荣成市| 乡城县| 江西省| 红安县| 廉江市| 竹溪县| 平罗县| 彰化市| 泽州县| 乌拉特后旗| 三原县| 白河县| 绥阳县| 醴陵市| 海阳市| 宝山区| 广灵县| 弥渡县| 江源县| 沙坪坝区| 麻城市| 本溪市|