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?Adv. Energy Mater.:通過超薄亞納米多孔碳納米膜調(diào)節(jié)陽離子傳輸抑制鋰枝晶形成

成果速覽

?Adv. Energy Mater.:通過超薄亞納米多孔碳納米膜調(diào)節(jié)陽離子傳輸抑制鋰枝晶形成

由于鋰金屬負(fù)極具有很高的理論容量,抑制鋰枝晶生長(zhǎng)已成為研究熱點(diǎn)。目前用于鋰金屬電池(LMB)的傳統(tǒng)Celgard膜由于其固有的不規(guī)則孔徑,無法在電極/電解質(zhì)界面上獲得均勻的鋰通量。
美國(guó)韋恩州立大學(xué)Leela Mohana Reddy Arava教授、德國(guó)耶拿·弗里德里希·席勒大學(xué)?Andrey Turchanin教授使用包含亞納米級(jí)孔作為夾層的超薄(≈1.2 nm)碳納米膜(CNM)來調(diào)節(jié)鋰離子的傳輸。
?Adv. Energy Mater.:通過超薄亞納米多孔碳納米膜調(diào)節(jié)陽離子傳輸抑制鋰枝晶形成

研究亮點(diǎn)1

報(bào)道了一種具有亞納米多孔離子傳導(dǎo)通道(平均孔徑≈0.7 nm,孔密度為 1014 cm-2)厚度為 1.2 nm的二維碳納米膜 (CNM),以調(diào)節(jié)鋰離子在電極-電解質(zhì)界面處的傳輸,并抑制枝晶形成。CNM是由1,1′:4′,1〃-三聯(lián)苯基-4-硫醇(TPT)分子通過電子輻照交聯(lián)自組裝單分子膜(SAM)得到的,與傳統(tǒng)的導(dǎo)電碳完全不同。據(jù)作者所知,這是首次采用這種亞納米多孔膜應(yīng)用于LMB。

研究亮點(diǎn)2

對(duì)稱電池分析表明,在沒有形成鋰枝晶的情況下,具有CNM夾層的電池的循環(huán)時(shí)間比對(duì)照實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)2倍以上。采用LiFePO4正極的LMB在超過300次循環(huán)內(nèi)表現(xiàn)出穩(wěn)定、平坦的低極化電壓分布,表明受調(diào)節(jié)的傳質(zhì)效果。

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圖1 制備及表征
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圖2 LFP|Li電池性能
Inhibition of Lithium Dendrite Formation in Lithium Metal Batteries via Regulated Cation Transport through Ultrathin Sub-Nanometer Porous Carbon Nanomembranes. Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202100666

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