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层层自组装锂离子电池纳米结构电极

公司新闻    2021-09-22 16:15

对能量存储系统中不同电极组件的纳米级组装进行控制,可以为目前尚不可行的新电极和设备架构的设计和制造打开大门。这项工作提出了层层(LbL)自组装,这是对高级锂离子电池(LIB)进行设计和制造的一种途径,可以对纳米级的电极结构进行设计,并且有可能用于各种新型超越传统平面系统的电池设计。LbL自组装是一种利用水分散体的绿色制造路线,该水分散体允许将各种Li +嵌入材料组装在复杂的3D多孔基板中。电极组件(包括离子嵌入相和电子导电相)的定位空间精度已降至纳米级分辨率。这种有力的方法可以使钛酸锂阳极在0.1C时提供167 mAh g-1的比容量,并且在电流密度高达100C时具有与常规浆料浇铸电极相当的性能。它还可以在电极的设计和制造中实现高度灵活性,其中可以通过选择具有不同分子大小的阳离子聚电解质来定制各种先进的多层纳米结构,以实现最佳的电极性能。在多孔绝缘泡沫材料上建立了具有良好力学弹性的全电池锂电池。

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图1.镍箔上的LbL自组装LTO负极(PEI1000k / LTO:CNT:CMC)160:a)LbL组装过程的示意图,b)照片,c)截面SEM图像,d)HRTEM图像, e)在各种扫描速率下的CV,f)峰值电流i作为来自CV的扫描速率v的函数,g)峰值电流i作为CV的扫描速率v1 / 2的平方根的函数,斜率如图所示 图表,h)倍率性能,i)2C下500个充放电循环,j)2C下500个充放电循环之前和之后的奈奎斯特图。

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图2. a)示意图,显示了在3D多孔基板上的LbL组件,其中NP代表LTO或LFP的纳米颗粒; Ti的SEM图像(左列)和EDX元素图(右列)显示了b(TAPA / LTO:CMC / TAPA / CNT)12负极的结构,c)(PEI60k / LTO:CMC / PEI60k / CNT)12 负极和d(PEI1000k / LTO:CMC / PEI1000k / CNT)12负极; e)CV,f)1C时的充电/放电曲线,g)20C时的充电/放电曲线,h)倍率性能,和i)组装有不同阳离子化合物的LTO负极的奈奎斯特图(插图:用于安装的等效电路) )。

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图3. a)LbL组装负极(PEI1000k / LTO:CMC / PEI1000k / CNT)12和(PEI1000k / LTO:CMC / TAPA / CNT)12之间的结构差异示意图; b,c)SEM图像,d)奈奎斯特图,e)速率性能和f)(PEI1000k / LTO:CMC / TAPA / CNT)12负极的充电/放电曲线。