安全性の高い複合リチウム金属アノードは、次世代の高エネルギー密度エネルギー貯蔵バッテリーですか？
The research group of Professor Zhang Qiang from the Department of Chemical Engineering of Tsinghua University published the paper "Coralloid Carbon Fiber-Based Composite Lithium Anode for Robust Lithium Metal Batteries" in the well-known journal "Joule" in the energy field. Important progress has been made in the field of high-safety and high-capacity composite lithium metal anodes. The research was selected as the cover article of this issue of Joule, and the cover image was published.
金属リチウムは、理論上の比容量が非常に高く、レドックス電極電位が最も低いため、次世代の-世代の高密度-エネルギー-密度のエネルギー蓄電池（次の-世代の固体-状態のリチウム電池、リチウム-硫黄電池、リチウム-空気電池など）。 しかし、金属リチウムの充電および放電プロセス中のデンドライトの問題とリチウム-電解質界面膜の不安定性は、リチウム金属電池のサイクル効率を大幅に低下させ、電池の寿命を短くし、さらにはある程度の安全上の問題。 リチウム金属電池の開発を妨げる。
The cover picture uses a metaphor to express the design idea of "composite lithium metal negative electrode". The composite lithium metal negative electrode based on lithiophilic carbon fiber is likened to a ship, which can sail stably in the "ocean" of molten lithium.
最近、研究者は、導電性炭素フレームワークまたは金属フレームワークに基づく多くの金属リチウムアノードを提案しました。 ただし、これらのフレームワークの多くは、金属リチウムと事前に-錯化されていませんでしたが、リチウムを含まない集電体として半分のセルでテストされました。 このようなリチウム-フリーの集電体をフルセルに直接適用することは困難です。 したがって、リチウム金属を電流コレクター構造に効率的にプレ-して、フルバッテリーとして直接組み立てることができる高性能の-複合リチウム金属アノードを形成する方法が研究の焦点となっています。
清華大学の張強教授の研究チームは、金属リチウム電池の複合電極に対する緊急の需要に応えて、サンゴ-のような炭素繊維が溶融してリチウムで満たされた複合リチウム金属負極を提案しました。 炭素繊維骨格（CF）の表面を銀コーティングの電気めっき法により親油性表面に改質することにより、液体溶融リチウム金属を銀コーティングを施した炭素繊維骨格（CF / Ag）に迅速に吸収させることができます。高性能を得るために複合リチウム金属アノード（CF / Ag - Li）。
On the one hand, the silver coating can modify any conductive framework into a lithiophilic conductive framework that can siphon liquid molten lithium, and on the other hand, it can also reduce the deposition overpotential of metallic lithium, and obtain excellent cycle stability at high rates and no dendrites. Cyclic morphology of "dead lithium". Through the experimental observation of in-situ metallic lithium deposition, it is found that it is difficult to form dendrites in this composite structure. The proposed composite lithium metal anode can be stably cycled for more than 160 cycles with very low polarization under extremely harsh conditions of 10 mAcm-2 and 10 mAhcm-2. Compared with conventional lithium metal anodes, the composite lithium metal anode can withstand extreme areal current density and areal capacity cycling, showing high safety features.
サンゴ-のような炭素繊維溶融リチウム-充填複合リチウム金属アノード
The composite metal lithium negative electrode is directly assembled with the sulfur positive electrode and the lithium iron phosphate positive electrode to form a lithium{{0}}sulfur battery and a lithium iron phosphate battery with excellent performance. Its lithium iron phosphate battery can stably cycle for more than 500 cycles at a rate of 1.0C, while the lithium-sulfur battery has an initial discharge capacity of 781mAhg-1 at 0.5C, and maintains a high-capacity cycle for more than 400 cycles. The conductive skeleton silver-plated lithium-injection method of this work can be universally applied to the design and preparation of any composite metal lithium anode based on the conductive skeleton. Lithium" cycle appearance, and then obtain excellent electrochemical performance in full battery systems such as lithium-sulfur batteries, and improve the safety of energy storage systems.
