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鋰與電解液的反應導致其持續消耗和枝晶生長，這阻礙了以可逆方式利用鋰金屬負極的巨大能量。通過界面和電解液工程抑制枝晶一直是人們關注的焦點，同時承認電解液-鋰金屬反應性是熱力學上的必然性。

清華大學何向明、徐宏等通過采用均勻納米多孔膜改變電解液的溶劑化結構，來有效抑制這種反應性。

圖1 Zr-MOCN@PP隔膜的光聚合及其微觀表征

這種均勻納米多孔隔膜（Zr-MOCN@PP）是以商業化PP隔膜為支撐，由含金屬內核、甲基丙烯酸配體的團簇（Zr-MOC）在紫外光照下原位聚合得到的。

研究發現，這種納米結構可以通過部分去除鋰離子初級溶劑化鞘中的溶劑分子來有效調節鋰離子的能量狀態，從而使電解液溶劑化鞘中的Li⁺比溶劑分子優先還原，進而改變鋰金屬與碳酸酯或醚類電解液之間的反應性。

圖2 鋰對稱電池和鋰金屬全電池性能

這種抑制的反應性使鋰電極具有高度可逆性，結果，采用Zr-MOCN@PP隔膜，鋰對稱電池在1mA/cm²和1 mAh/cm²下可穩定循環2000次，以NMC622為正極的鋰金屬全電池在4.6V和0.2C下循環100次后容量保持率為94.6%。

此外，即使經過長期循環后，鋰金屬電極仍保持其金屬光澤，而不會形成樹枝狀或死鋰，也不會產生過量的溶劑消耗。納米結構隔膜改變電解液的本體和界面行為的發現為我們指明了利用鋰金屬作為最有前景的負極的新方向。

圖3 理論計算鋰離子-溶劑化物的還原過程

Suppressing electrolyte-lithium metal reactivity via Li+-desolvation in uniform nano-porous separator. Nature Communications 2022. DOI: 10.1038/s41467-021-27841-0

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清華何向明/徐宏Nat. Commun.：通過納米多孔膜抑制鋰與電解液的反應性

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清華何向明/徐宏Nat. Commun.：通過納米多孔膜抑制鋰與電解液的反應性

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