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时间:2019-12-07 16:57:26 作者:365体育 浏览量:12620

Mc冰雪娱乐网补锂工艺奇招险招频出 崔屹大神又出手

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  今天要和大家聊的是美国斯坦福大学提出的一种新的负极补锂思路。一般而言负极补锂,无论是锂粉还是锂箔,都是采用金属锂,但是金属锂反应活性很高,对水分十分敏感,并且还存在较大的安全风险,在实际中应用非常困难。为了解决这一问题,斯坦福大学的Jie Zhao等提出了采用人造SEI膜高稳定LiXSi纳米颗粒进行补锂的思路。该方法的关键在于人造SEI膜的生成——Jie Zhao模拟了电池中SEI膜的形成过程,凭借LiXSi颗粒较低的电势,引起1-氟代癸烷在其表面发生分解,形成了一层致密的钝化层,显著的提高了LiXSi颗粒的稳定性。其预锂化容量达到2100mAh/g,在干燥空气中几乎不发生衰降,在10%相对湿度的空气中存储6h,仍然能够保持1600mAh/g的容量,是一种理想的负极补锂锂源。

,如下图

  Jie Zhao对反应过程研究后认为,反应过程首先是LiXSi中的一个电子转移到C-F键上,首先生产一个C原子和F-,接着第二个电子发生转移将C原子团还原为碳阴离子,并与Li形成烷基锂化合物(如反应式1所示)。烷基锂非常不稳定,在手套箱中会与痕量的O2和CO2反应生成癸烷基碳酸锂(如下式2所示)

如下图

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  今天要和大家聊的是美国斯坦福大学提出的一种新的负极补锂思路。一般而言负极补锂,无论是锂粉还是锂箔,都是采用金属锂,但是金属锂反应活性很高,对水分十分敏感,并且还存在较大的安全风险,在实际中应用非常困难。为了解决这一问题,斯坦福大学的Jie Zhao等提出了采用人造SEI膜高稳定LiXSi纳米颗粒进行补锂的思路。该方法的关键在于人造SEI膜的生成——Jie Zhao模拟了电池中SEI膜的形成过程,凭借LiXSi颗粒较低的电势,引起1-氟代癸烷在其表面发生分解,形成了一层致密的钝化层,显著的提高了LiXSi颗粒的稳定性。其预锂化容量达到2100mAh/g,在干燥空气中几乎不发生衰降,在10%相对湿度的空气中存储6h,仍然能够保持1600mAh/g的容量,是一种理想的负极补锂锂源。

  Jie Zhao对反应过程研究后认为,反应过程首先是LiXSi中的一个电子转移到C-F键上,首先生产一个C原子和F-,接着第二个电子发生转移将C原子团还原为碳阴离子,并与Li形成烷基锂化合物(如反应式1所示)。烷基锂非常不稳定,在手套箱中会与痕量的O2和CO2反应生成癸烷基碳酸锂(如下式2所示)

  随着国家2018年补贴政策的出台,人们感叹不仅仅补贴力度大幅下滑,技术要求也大幅的提升,让一众技术能力不强的小微企业提前感受到了寒冬的来临。随着动力电池比能量的要求逐渐提高,传统的石墨材料负极已经无法满足需求,在300Wh/kg高比能电池的开发中高镍三元+硅碳负极材料将成为动力电池的主流材料体系。Si材料理论比容量高达4200mAh/g(Li4.4Si),但是在嵌锂过程中体积膨胀高达300%,这不仅仅会破坏电极的结构,造成掉料等问题,还会导致Si颗粒表面形成的SEI膜出现裂纹,导致电解液持续的分解。为了解决Si材料体积膨胀的问题,纳米化、Si-石墨复合和合成SiOX材料等方法纷纷问世。从目前的市场格局来看,SiOX是最为成熟的高容量Si基负极材料,已经在实际生产中大规模的应用,但是SiOX目前仍然面临一个问题——首次效率过低,这主要是因为SiOX材料独特的晶体结构导致的。为了解决这一问题,补锂工艺横空出世,目前主流的补锂工艺分为两大类:一是负极补锂工艺,主要分为锂箔补锂和锂粉补锂;二是正极补锂,主要是在正极添加高容量的含锂氧化物。关于这两种补锂工艺的优缺点我们曾在《补锂工艺之争:正极补锂工艺能否取代负极补锂工艺?》中做过探讨,这里就不细谈了。

  作为一款用于负极补锂的材料,环境稳定性是其非常重要的一个指标。Jie Zhao将LiXSi放置在露点为-50℃的干燥间中5天,容量损失仅为8%。在相对湿度为10%的环境中存储6h,剩余容量为1604mAh/g,容量损失为22.8%,仍然在可接受的范围内,但是在更高湿度的环境下,LiXSi材料的容量损失就比较大了。这表明LiXSi在锂离子电池生产的干燥间环境中还是比较稳定的,能够在锂离子电池生产的过程中保持相对稳定。

  作为一款用于负极补锂的材料,环境稳定性是其非常重要的一个指标。Jie Zhao将LiXSi放置在露点为-50℃的干燥间中5天,容量损失仅为8%。在相对湿度为10%的环境中存储6h,剩余容量为1604mAh/g,容量损失为22.8%,仍然在可接受的范围内,但是在更高湿度的环境下,LiXSi材料的容量损失就比较大了。这表明LiXSi在锂离子电池生产的干燥间环境中还是比较稳定的,能够在锂离子电池生产的过程中保持相对稳定。

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  测试表明,上述过程制备的LiXSi材料容量发挥为2078mAh/g,Jie Zhao将LiXSi材料与Si纳米颗粒、碳黑和PVDF进行混合(比例为10:55:20:15)制备成电极。该电极与电解液接触后在电势的驱动下,Li开始在负极内部发生扩散,大约6h以后达到平衡状态。在LiXSi材料的帮助下,Si负极的首次效率从76.1%,提高到96.8%。由于石墨材料的容量要远远低于Si材料,因此少量的LiXSi材料(石墨:LiXSi=85:5)就能将石墨材料的首次效率从87.4%提高到99.2%。此外,由于LiXSi材料本身就已经处于嵌锂的膨胀状态,因此在脱锂后能够为负极活性物质提供额外的空间,从而提升电极的循环性能(如下图d所示)。

  作为一款用于负极补锂的材料,环境稳定性是其非常重要的一个指标。Jie Zhao将LiXSi放置在露点为-50℃的干燥间中5天,容量损失仅为8%。在相对湿度为10%的环境中存储6h,剩余容量为1604mAh/g,容量损失为22.8%,仍然在可接受的范围内,但是在更高湿度的环境下,LiXSi材料的容量损失就比较大了。这表明LiXSi在锂离子电池生产的干燥间环境中还是比较稳定的,能够在锂离子电池生产的过程中保持相对稳定。

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Mc冰雪娱乐网  该材料的合成分为两步:首先是合成LiXSi,方法是将化学计量比为1:4.4的Si和Li放置在钽坩锅内,充入氩气,在200rpm的转速下混合3天。第二步是生成人造SE膜,方法是将LiXSi加入到1-氟代癸烷的无水环己烷溶液中,反应2h,使得1-氟代癸烷发生分解,在LiXSi颗粒的表面产生一层均匀的惰性包覆层,厚度约为13nm。元素分析显示,LiXSi颗粒表面的惰性层主要包含LiF、Li2CO3和烷基碳酸锂等成分。

  该材料的合成分为两步:首先是合成LiXSi,方法是将化学计量比为1:4.4的Si和Li放置在钽坩锅内,充入氩气,在200rpm的转速下混合3天。第二步是生成人造SE膜,方法是将LiXSi加入到1-氟代癸烷的无水环己烷溶液中,反应2h,使得1-氟代癸烷发生分解,在LiXSi颗粒的表面产生一层均匀的惰性包覆层,厚度约为13nm。元素分析显示,LiXSi颗粒表面的惰性层主要包含LiF、Li2CO3和烷基碳酸锂等成分。

  斯坦福大学的Jie Zhao提出的LiXSi补锂材料,通过人造SEI膜的方式在颗粒的表面生成了一层钝化层,由于人造SEI膜中LiF含量比较高,相比于惰性锂粉表面的Li2CO3保护层,LiF对水分更加稳定,因此显著提升了材料的稳定性,也使得LiXSi材料更加适合在锂离子电池实际生产中应用。

  该材料的合成分为两步:首先是合成LiXSi,方法是将化学计量比为1:4.4的Si和Li放置在钽坩锅内,充入氩气,在200rpm的转速下混合3天。第二步是生成人造SE膜,方法是将LiXSi加入到1-氟代癸烷的无水环己烷溶液中,反应2h,使得1-氟代癸烷发生分解,在LiXSi颗粒的表面产生一层均匀的惰性包覆层,厚度约为13nm。元素分析显示,LiXSi颗粒表面的惰性层主要包含LiF、Li2CO3和烷基碳酸锂等成分。

  测试表明,上述过程制备的LiXSi材料容量发挥为2078mAh/g,Jie Zhao将LiXSi材料与Si纳米颗粒、碳黑和PVDF进行混合(比例为10:55:20:15)制备成电极。该电极与电解液接触后在电势的驱动下,Li开始在负极内部发生扩散,大约6h以后达到平衡状态。在LiXSi材料的帮助下,Si负极的首次效率从76.1%,提高到96.8%。由于石墨材料的容量要远远低于Si材料,因此少量的LiXSi材料(石墨:LiXSi=85:5)就能将石墨材料的首次效率从87.4%提高到99.2%。此外,由于LiXSi材料本身就已经处于嵌锂的膨胀状态,因此在脱锂后能够为负极活性物质提供额外的空间,从而提升电极的循环性能(如下图d所示)。

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  今天要和大家聊的是美国斯坦福大学提出的一种新的负极补锂思路。一般而言负极补锂,无论是锂粉还是锂箔,都是采用金属锂,但是金属锂反应活性很高,对水分十分敏感,并且还存在较大的安全风险,在实际中应用非常困难。为了解决这一问题,斯坦福大学的Jie Zhao等提出了采用人造SEI膜高稳定LiXSi纳米颗粒进行补锂的思路。该方法的关键在于人造SEI膜的生成——Jie Zhao模拟了电池中SEI膜的形成过程,凭借LiXSi颗粒较低的电势,引起1-氟代癸烷在其表面发生分解,形成了一层致密的钝化层,显著的提高了LiXSi颗粒的稳定性。其预锂化容量达到2100mAh/g,在干燥空气中几乎不发生衰降,在10%相对湿度的空气中存储6h,仍然能够保持1600mAh/g的容量,是一种理想的负极补锂锂源。

补锂工艺奇招险招频出 崔屹大神又出手  测试表明,上述过程制备的LiXSi材料容量发挥为2078mAh/g,Jie Zhao将LiXSi材料与Si纳米颗粒、碳黑和PVDF进行混合(比例为10:55:20:15)制备成电极。该电极与电解液接触后在电势的驱动下,Li开始在负极内部发生扩散,大约6h以后达到平衡状态。在LiXSi材料的帮助下,Si负极的首次效率从76.1%,提高到96.8%。由于石墨材料的容量要远远低于Si材料,因此少量的LiXSi材料(石墨:LiXSi=85:5)就能将石墨材料的首次效率从87.4%提高到99.2%。此外,由于LiXSi材料本身就已经处于嵌锂的膨胀状态,因此在脱锂后能够为负极活性物质提供额外的空间,从而提升电极的循环性能(如下图d所示)。

2.

  作为一款用于负极补锂的材料,环境稳定性是其非常重要的一个指标。Jie Zhao将LiXSi放置在露点为-50℃的干燥间中5天,容量损失仅为8%。在相对湿度为10%的环境中存储6h,剩余容量为1604mAh/g,容量损失为22.8%,仍然在可接受的范围内,但是在更高湿度的环境下,LiXSi材料的容量损失就比较大了。这表明LiXSi在锂离子电池生产的干燥间环境中还是比较稳定的,能够在锂离子电池生产的过程中保持相对稳定。

  作为一款用于负极补锂的材料,环境稳定性是其非常重要的一个指标。Jie Zhao将LiXSi放置在露点为-50℃的干燥间中5天,容量损失仅为8%。在相对湿度为10%的环境中存储6h,剩余容量为1604mAh/g,容量损失为22.8%,仍然在可接受的范围内,但是在更高湿度的环境下,LiXSi材料的容量损失就比较大了。这表明LiXSi在锂离子电池生产的干燥间环境中还是比较稳定的,能够在锂离子电池生产的过程中保持相对稳定。

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  Jie Zhao对反应过程研究后认为,反应过程首先是LiXSi中的一个电子转移到C-F键上,首先生产一个C原子和F-,接着第二个电子发生转移将C原子团还原为碳阴离子,并与Li形成烷基锂化合物(如反应式1所示)。烷基锂非常不稳定,在手套箱中会与痕量的O2和CO2反应生成癸烷基碳酸锂(如下式2所示)

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  斯坦福大学的Jie Zhao提出的LiXSi补锂材料,通过人造SEI膜的方式在颗粒的表面生成了一层钝化层,由于人造SEI膜中LiF含量比较高,相比于惰性锂粉表面的Li2CO3保护层,LiF对水分更加稳定,因此显著提升了材料的稳定性,也使得LiXSi材料更加适合在锂离子电池实际生产中应用。

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