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同济大学材料科学与工程学院车用新能源研究院关于金属锂负极减薄的综述论文发表于《Chemical Society Reviews》

发布日期:2023-05-29  来源:   点击量:

近期,《Chemical Society Reviews》在线发表了同济大学材料科学与工程学院车用新能源研究院的综述论文“Less is more: a perspective on thinning lithium metal towards high-energy-density rechargeable lithium batteries”,并以当期内封面的形式进行推广报道。

金属锂被称为负极材料的“圣杯”,因为它在标准状态下拥有最低的氧化还原电位(-3.04 V vs. S.H.E)和高比容量(3860 mAh g-1)。然而,大多数的研究聚焦于解决锂枝晶和低库伦效率的问题,而对所应用的锂金属负极的厚度关注较少,以致于大量的锂过剩几乎成为日常(图1)。锂的大量过剩不仅带来了远低于预期的能量密度,而且还浪费了材料,导致人们对延长循环寿命和改善库伦效率而提出的策略其有效性的错觉。基于过去一段时间内学术界和工业界在制造薄锂(一般指<50µm,最好是≤30µm)或超薄锂箔(≤20µm)方面取得了卓越的进展,我院车用新能源研究院对薄锂助力实现高能量密度可充电锂电池进行了教程综述分析。本综述中,首先简要介绍了锂的资源、提取和特征属性,以帮助理解锂在电池中的作用。然后,从电化学性能、材料成本和安全性的角度对在电池系统中追求薄锂的基本原因进行了要点分析。接下来,以薄锂的制造为重点,对分为固相、液相和气相工艺的技术和概念化的想法进行了总结和比较(图2)。随后,介绍了薄锂在电池系统中的可能应用。最后,对与薄锂的部署和制造有关的挑战和机遇进行了展望。材料科学与工程学院博士生伍旺炎为该论文第一作者;文章链接:https://doi.org/10.1039/d2cs00606e

我院车用新能源研究院自2019年开展金属锂减薄工作起,已取得了系列进展(Science China Chemistry, 2020, 63, 1483;Advanced Energy Materials, 2022, 12, 2200999; Energy Environ. Sci., 2022,15, 5251)。

图1金属锂负极的前景、挑战、应对策略,以及减薄金属锂用于电池的直观逻辑

图2制备薄锂的策略和方法

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