科研進展
科研人員提出一種新型鋰負極框架構(gòu)型
近日，中國科學院近代物理研究所材料研究中心科研人員與北京航空航天大學合作者利用核徑跡技術提出了一種新型三維鋰負極框架構(gòu)型。相關成果發(fā)表在《先進能源材料》（Advanced Energy Materials）上。
探究高性能電池負極材料的理想框架構(gòu)型是當前國際上的一個前沿科學問題。鋰金屬負極被認為是下一代鋰電池的理想負極材料，然而循環(huán)過程中產(chǎn)生枝晶等問題阻礙了其商業(yè)化應用。因此，尋找兼具高能量密度、高功率密度和高循環(huán)穩(wěn)定性的鋰負極框架構(gòu)型對于研發(fā)高性能鋰離子電池具有重要的意義。
科研人員基于蘭州重離子研究裝置（HIRFL），利用核徑跡技術構(gòu)建了一種新型三維多孔復合框架結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)由三維納米銅骨架和均勻分布的親鋰位點構(gòu)成，將其與鋰金屬復合作為鋰離子電池負極。該復合框架結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出超過2000小時的長循環(huán)壽命和高速率能力。即使在高面積容量和高電流密度下，復合負極在運行600小時后仍表現(xiàn)出穩(wěn)定的循環(huán)性能。
與同種材料的其他框架結(jié)構(gòu)相比，該三維多孔復合框架結(jié)構(gòu)顯著提升了鋰離子電池的電化學性能。進一步的研究表明，該復合框架結(jié)構(gòu)的良好力學強度、高孔隙率和低孔隙迂曲度是電池性能提升的主要因素。
該工作將核徑跡技術引入電極材料領域，提出了一種新型金屬鋰負極框架構(gòu)型，對于探尋高性能負極材料具有重要意義，有利于研究理想負極框架結(jié)構(gòu)的具體形態(tài)，引發(fā)研究者對鋰負極框架構(gòu)型的更多討論與思考，將有助于鋰金屬負極關鍵問題的解決和儲能領域的發(fā)展。
該工作得到了國家自然科學基金聯(lián)合重點項目和中國科學院前沿科學重點研究計劃的支持。
文章鏈接：https://doi.org/10.1002/aenm.202300129
圖: 鋰負極框架結(jié)構(gòu)構(gòu)建示意圖
?。{米材料室 供稿）
