三维大孔/介孔碳-碳化钛复合材料用于无枝晶锂金属负极

张威 梁海琛 朱科润 田泳 刘瑶 陈佳音 李伟

引用本文: 张威, 梁海琛, 朱科润, 田泳, 刘瑶, 陈佳音, 李伟. 三维大孔/介孔碳-碳化钛复合材料用于无枝晶锂金属负极[J]. 物理化学学报, 2022, 38(6): 2105024-0. doi: 10.3866/PKU.WHXB202105024 shu
Citation:  Wei Zhang, Haichen Liang, Kerun Zhu, Yong Tian, Yao Liu, Jiayin Chen, Wei Li. Three-Dimensional Macro-/Mesoporous C-TiC Nanocomposites for Dendrite-Free Lithium Metal Anode[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2022, 38(6): 2105024-0. doi: 10.3866/PKU.WHXB202105024 shu

三维大孔/介孔碳-碳化钛复合材料用于无枝晶锂金属负极

    通讯作者: 李伟, weilichem@fudan.edu.cn
  • 基金项目:

    国家重点研发计划 2018YFE0201701

    国家重点研发计划 2018YFA0209401

    国家自然科学基金 21733003

    国家自然科学基金 22088101

    国家自然科学基金 21975050

    中国博士后科学基金 2020TQ0064

    中国博士后科学基金 2020M680051

    上海市科学技术委员会 19JC1410700

    广东省基础与应用基础研究基金 2021A1515010108

摘要: 金属锂具有超高的理论容量(3860 mAh·g-1)和低氧化还原电位(-3.04 V vs.标准氢电极),是极具吸引力的下一代高能量密度电池的负极材料。然而,循环过程中的体积膨胀、锂枝晶生长和“死锂”等问题严重的限制了其实际应用。合理设计三维骨架调控金属锂的成核行为是抑制锂枝晶生长的有效策略。本文中,我们发展了一种“软硬双模板”的方法合成了兼具大孔和介孔的三维碳-碳化钛(Three-dimensional macro-/mesoporous C-TiC,表示为3DMM-C-TiC)复合材料。多级孔道为金属锂的沉积提供了足够的空间,缓冲充放电中巨大的体积变化。此外,TiC的引入显著增强多孔骨架的导电性,改善锂金属的成核行为,促进金属锂的均匀成核和沉积,抑制锂枝晶生长。3DMM-C-TiC||Li电池测试表明,在循环300圈以后,库伦效率仍保持在98%以上。此外,所得材料与LiFePO4 (LFP)组成的全电池也表现出优异的倍率和循环性能。本工作为无枝晶锂金属负极的设计提供了新的思路。

English

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  • 发布日期:  2022-06-15
  • 收稿日期:  2021-05-13
  • 接受日期:  2021-06-22
  • 修回日期:  2021-06-06
  • 网络出版日期:  2021-07-01
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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