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控制高能量鋰離子電池電極微觀結構的方法

作者:低維材料   添加時間:2016-08-30 15:09:00   瀏覽:   來源:低維材料

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傳統的鋰離子電極生產工藝為攪拌、涂布、冷壓。然而通過這種工藝生產的電極微觀結構得不到良好的控制,因此鋰離子傳輸受到一定的影響。相對于傳統的陽極材料比如GrSi陽極微觀結構的控制至關重要。

這是因為在電池的充放電過程中,Gr的膨脹較小而Si陽極的膨脹非常的大,因此控制電極微觀結構顯得非常重要。當采用PFM(1a所示)作為電極的粘結劑,SiO(1b所示)作為活性材料,傳統工藝制備電極,測得電池容量僅2.5mAh/cm2(1c所示)

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1 a PFM b SiO SEM c 不同SiO含量電池容量 d NaCl SEM

當作者將NaCl(1d所示)加入到攪拌的漿料中時,在其它條件相同的情況下測得電池的性能如圖2所示。從圖中可以看出加入NaCl的電極性能明顯優于傳統方法制備的電極。從圖2a可以看出加入10%NaCl能夠產生足夠的內部氣孔以穩定電池的循環性能。

100個循環后容量依舊維持在3mAh/cm2以上。較高的氣孔率能夠促進鋰離子的傳遞以及給SiO膨脹留下一定的空間。電極中活性物質的變形阻礙了離子傳輸的速率,當增加氣孔率時能夠改善這一現象從而提高電極的循環穩定性。

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添加NaCl和未添加NaCl電池性能對比圖

  圖3ab為未加NaCl的電極SEM3cd為添加NaCl電極SEM,可以看到加入NaCl后電極的孔隙率增加,圖3f為兩種電池的Impedance,可以看出添加NaCl后電池的阻抗減小。

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電極微觀結構及電池性能比較

  相關文章發表于Nano letters上。

  (Aconvenient and versatile method to control the electrode microstructure toward high-energy lithium-ion batteries. DOI:10.1021/acs.nanolett.6b02156)


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