西安大略大学 Xueliang Sun 教授带领的团队和多伦多大学的 Chandra Veer Singh 教授，阐明预成核剂在运行的全固态锂电池 (ASSLB) 电池中的相演化过程。
据报道，西安大略大学 Xueliang Sun 教授带领的团队和多伦多大学的 Chandra Veer Singh 教授，提出一种预成核剂 (MoS2)，通过控制锂成核和沉积过程，在高电流密度下抑制锂枝晶生长。此外，还阐明了预成核剂在运行的全固态锂电池(ASSLB) 电池中的相演化过程。
固体聚合物电解质具有灵活性高、易于制备、成本 / 密度低和电化学 / 化学稳定性高等优点，在 ASSLB 电池中具有广阔的应用前景。然而，在高电流密度下，锂成核和生长不均会导致锂枝晶不良生长，严重阻碍高速率 ASSLB 电池的发展。
研究人员表示，在运行中的 ASSLB 电池中，锂预成核剂 (MoS2) 经过相演化，形成高度活跃的成核剂 (Mo)，其中钼可以促进锂快速成核，抑制锂枝晶生长。在镀锂过程中，锂与钼表现出很强的亲和力，导致锂快速成核并选择性地沉积在比表面积较大的钼表面上，降低局部电流密度。此外，锂原子在钼(110) 表面快速扩散，促进锂均匀沉积，限制锂枝晶的生长。由于局部电流密度降低，以及锂枝晶生长受限，使用 MoS2 预成核剂的锂锂对称电池具有优异的电化学性能，在 1 mA cm-2/1 mAh cm- 2 时可实现高达 1000 小时的循环寿命，在 0.5 mA cm-2/2 mAh cm- 2 时循环寿命高达 780 小时。
Li-LiFePO4 (LFP)全电池测试进一步证明其实际应用潜力。Li-LFP ASSLB 电池在 1 mA cm- 2 的高电流密度下，经过 3000 次循环，显示出 78% 的高容量保持能力。
ASSLB 电池只有在合理的电流密度下，才有望投入实际应用。然而，在高电流密度下，锂枝晶不良生长会阻碍工作电流密度提高，这仍然是一个挑战。一般情况下，Li-Li 对称电池和全电池的电流密度小于 0.5 mA cm-2，无法满足 ASSLB 电池的实际应用要求。
结果表明，还原产物 (Mo) 是真正的成核剂。它具有重要的意义，可以促进锂快速成核和选择性沉积，抑制锂枝晶生长。
锂负极采用 MoS2 预成核剂，可以降低过电位，提升锂稳定性。在高电流密度下，使 ASSLB 电池表现出良好的循环稳定性。
日期：2020 年 09 月 来源：OFweek
