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控制高能量锂离子电池电极微观结构的方法

作者:低维材料   添加时间:2016-08-30 15:09:00   浏览:   来源:低维材料

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传统的锂离子电极生产工艺为搅拌、涂布、冷压。然而通过这种工艺生产的电极微观结构得不到良好的控制,因此锂离子传输受到一定的影响。相对于传统的阳极材料比如GrSi阳极微观结构的控制至关重要。

这是因为在电池的充放电过程中,Gr的膨胀较小而Si阳极的膨胀非常的大,因此控制电极微观结构显得非常重要。当采用PFM(1a所示)作为电极的粘结剂,SiO(1b所示)作为活性材料,传统工艺制备电极,测得电池容量仅2.5mAh/cm2(1c所示)

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1 a PFM b SiO SEM c 不同SiO含量电池容量 d NaCl SEM

当作者将NaCl(1d所示)加入到搅拌的浆料中时,在其它条件相同的情况下测得电池的性能如图2所示。从图中可以看出加入NaCl的电极性能明显优于传统方法制备的电极。从图2a可以看出加入10%NaCl能够产生足够的内部气孔以稳定电池的循环性能。

100个循环后容量依旧维持在3mAh/cm2以上。较高的气孔率能够促进锂离子的传递以及给SiO膨胀留下一定的空间。电极中活性物质的变形阻碍了离子传输的速率,当增加气孔率时能够改善这一现象从而提高电极的循环稳定性。

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添加NaCl和未添加NaCl电池性能对比图

  图3ab为未加NaCl的电极SEM3cd为添加NaCl电极SEM,可以看到加入NaCl后电极的孔隙率增加,图3f为两种电池的Impedance,可以看出添加NaCl后电池的阻抗减小。

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电极微观结构及电池性能比较

  相关文章发表于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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