咨询电话:021-58952328
ChemSusChem:ZIF衍生钴/锌氮掺杂多孔碳纳米立方作为Li-O2 电池中的亲锂基体稳定锂金属负极2022-09-15
青岛科技大学王磊团队在ChemSusChem期刊报道了一种具有均匀亲锂性位置的锌/钴氮掺杂多孔碳纳米立方体,以此为基底通过电沉积预储锂构建新型锂负极,并用于锂氧气电池。该研究为制备高性能锂金属负极及其在高性能锂氧电池中的应用提供了可靠、有效的方法。

金属锂(Li)由于其极高的理论容量(3860 mAh g-1)和较低的电化学电位(-3.04 V vs.标准氢电极),被认为是最有前途的下一代储能系统负极候选者之一。因此,锂金属电池特别是锂氧电池引起了世界范围内的广泛关注。然而,锂金属负极的实际应用仍然面临着许多严峻的挑战,如锂枝晶的形成、锂与电解质之间严重的副反应、循环过程中负极体积的变化等。针对上述问题,许多研究者们在锂负极保护和改性等方面做了大量的努力。例如,引入一系列电解质添加剂(如离子液体、有机/无机添加剂或锂盐)构建均匀的SEI膜。然而,这些策略仍然不能解决纯锂负极的无宿主特性导致的电极尺寸变化问题。另一个解决锂负极问题的方案是将锂预储存于三维(3D)多孔框架中。而纯3D集流体的亲锂性较差,容易造成锂沉积不均匀。因此,制备具有高比表面积和均匀亲锂位点的三维基底对锂负极的发展非常重要。

9
青岛科技大学王磊团队通过对锌/钴双金属咪唑酸盐体系(ZIFs)的简单热解处理,合成了锌/钴氮掺杂多孔碳纳米立方体(Zn/Co-N@PCN),进一步将其作为亲锂基体预存储锂,得到Li-Zn/Co-N@PCN。由于锌的存在,在煅烧过程中形成了大量的孔隙,提高了碳骨架的表面积。此外,Zn/Co-N@PCN具有丰富的亲锂官能团,如N-6、N-Q以及Co-N,有利于金属锂沉积过程的均匀成核。此外,Zn/Co-N@PCN的碳基骨架具有良好的导电性和稳定性,这保证了其在循环过程中优异的、可重复的镀/剥锂行为。与Li-Cu负极相比,Li-Zn/Co-N@PCN复合负极在1 mA cm-2电流下的200 圈循环中表现出更稳定的电压分布,具有更低的过电位(~60 mV)。更有趣的是,基于Li-Zn/Co-N@PCN 负极的锂氧气电池可以在200圈内连续工作,比Li-Cu 基锂氧气电池具有更好的电化学性能。这些精确的结果揭示了优良的锂金属负极的设计及其在锂氧气电池中的潜在应用。

文信息

Constructing bimetallic ZIFs-derived Zn, Co-containing N-doped porous carbon nanocube as the lithiophilic host to stabilize Li metal anodes in Li–O2 batteries

Huimin Zhao, Huixiang Yin, Ziqi Fu, Zhenzhen Chi, Lin Li, Qingwei Zhang, Ziyang Guo*, Lei Wang*

ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202200648

最新产品
园区介绍