文档名：锂金属负极界面及体相稳定化策略研究进展
摘要：随着信息化、电动化和新能源技术的快速发展,便携电子、电动汽车和储能设施需要更高能量密度的电化学储能电池,但广泛使用的锂离子电池的能量密度正逐步接近极限,难以满足上述需求.因此亟需发展更高能量密度的电化学体系.锂金属负极具有极高的理论容量(3860mAh·g-1)和最低的氧化还原电势(-3.04VvsSHE),被认为是实现下一代高能量密度电池的理想材料.然而在几十年的发展过程中,锂金属电池较低的循环寿命和安全性问题严重制约了其实用化.本文从锂金属电池的发展历程出发,分析锂金属负极反应活性高、锂枝晶、死锂和体积膨胀等问题及作用机理,并就上述问题分别从界面设计和体相设计方面综述应对策略,包括非原位/原位生成的界面层保护、合金化锂负极以及三维复合锂负极,最后针对实效电池的约束条件、电极串扰及大容量电池的失效机制等实用化锂负极未来发展进行探讨和展望.
Abstract：Withtherapiddevelopmentofinformationtechnology,electrificationandnewenergytechnologies,portableelectricdevices,electricvehiclesandenergystoragefacilitiesrequirerechargeablebatterieswithhigherenergydensity.However,theenergydensityofwidelyusedlithium-ionbatteriesisapproachingthelimit,whichcannotmeettheabovedemands.Thereforeitisurgenttoexplorenewelectrochemicalsystemswithhigherenergydensity.Lithiummetalanodeisapromisingcandidateforachievingnext-generationhigh-energy-densitybatteriesduetoitsultrahightheoreticalcapacity(3860mAh·g-1)andmostnegativeelectrochemicalpotential(-3.04VvsSHE).However,duringthefewdecades,thepracticalapplicationoflithiummetalbatterieshasbeenhinderedbyshortlifetimeandsafetyissues.Inthispaper,thehistoryanddevelopmentoflithiummetalbatterieswereintroduced,andthecurrentissuesandcorrespondingmechanismswereanalyzed,suchashighreactivity,lithiumdendrites,deadlithiumandvolumeexpansion.Somestrategiestodealwiththeaboveproblemsintermsofinterfaceandbulkstructuredesign,includingtheprotectionlayersformedexsitu/insitu,lithium-basedalloysand3Dcompositelithiummetalanodes,wereproposed.Finally,thefuturedevelopmentsofpracticallithiummetalanodesbasedonconstraintsforactualbatteries,crosstalkofelectrodesandfailuremechanismsoflarge-capacitybatterieswerediscussed.
作者：关旭泽 李杨 刘兴江 Author：GUANXuze LIYang LIUXingjiang
作者单位：天津大学化工学院,天津300350;中国电子科技集团第十八研究所化学与物理电源重点实验室,天津300384中国电子科技集团第十八研究所化学与物理电源重点实验室,天津300384
刊名：材料工程 ISTICEIPKU
Journal：JournalofMaterialsEngineering
年，卷(期)：2024, 52(6)
分类号：TQ152TM911.3TB34
关键词：锂金属负极 二次电池 界面设计 体相设计
Keywords：lithiummetalanode rechargeablebattery interfacedesign bulkstructuredesign
机标分类号：X705X53TM912.9
在线出版日期：2024年7月15日
基金项目：锂金属负极界面及体相稳定化策略研究进展[
期刊论文] 材料工程--2024, 52(6)关旭泽 李杨 刘兴江随着信息化、电动化和新能源技术的快速发展,便携电子、电动汽车和储能设施需要更高能量密度的电化学储能电池,但广泛使用的锂离子电池的能量密度正逐步接近极限,难以满足上述需求.因此亟需发展更高能量密度的电化学体系....参考文献和引证文献
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