国产精品一区二区视频-亚洲狠狠爱-久久久久女人精品毛片九一-99资源站-午夜神马福利-极品尤物一区二区三区-羞羞的视频网站-欧美三区四区-污污网站免费-乱色精品无码一区二区国产盗-国产黄色在线看-国产成人亚洲精品-国产欧美一区二区三区四区-一品毛片-凹凸精品熟女在线观看

高性能低溫熔鹽雙離子電池

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2023年01月11日  

鋰電池重要由氧化物正極材料,石墨體系負極材料構成,其中氧化物正極材料中通常會含有成本較高的Co和Ni元素,這使得鋰電池的成本較高。雙離子電池正負極都是采用石墨材料,因此原材料成本要遠遠低于傳統的鋰電池,具有良好的應用前景。


近日,河北工業大學的ZhanyuLi(第一作者,通訊作者)等人以AlCl3/NaCl混合鹽作為電解質,制備了一款高性能的雙離子電池,電池在1A/g的大電流密度下容量可達183.8mAh/g,即便是在4A/g的超大電流密度下仍然可達132mAh/g,循環壽命可達700次。


試驗中作者將石墨紙切割為0.5cm×1cm的方片,然后將方片貼在鉑片上作為正負極電極。混合熔鹽的摩爾配比為AlCl3:NaCl=1.63:1,該配比下接近其最低熔點108℃,然后在120℃下對電池進行電性能測試。


下圖為上述的熔鹽的XRD圖譜,從圖中能夠看到融鹽的重要構成為NaAlCl4,其反應如下式所示。


由于該電解質的穩定電化學窗口最高為2.4V,因此作者將充電截止電壓設置為2.25V,從下圖a可以看到在1A/g的電流密度下,在第1、5和10次循環中電池的充電容量分別為256.7mAh/g、236.9mAh/g和206mAh/g,放電容量分別為183.8mAh/g、176.5mAh/g和171.3mAh/g(以正極質量為準),首次的庫倫效率為71.6%,第10次循環時庫倫效率提高到了83.2%。


關于雙離子電池而言,較低的庫倫效率是常見的短板,從下圖b我們可以看到充電過程中氧化峰的位置幾乎沒有發生明顯的變化,而放電過程中的還原峰則在循環的過程中出現了顯著的偏移,這重要是受到電化學極化的影響。從下圖c可以看到該電池在1、2、3和4A/g的電流密度下,電池的容量分別為183.8、170.3、165.6和132mAh/g,這要顯著高于傳統的Al離子電池,同時電池在4A/g的大電流密度下,庫倫效率也達到了94.1%。從下圖f的循環性能曲線可以看到,在4A/g的大電流密度下循環700次后,該電池比容量仍然可達103.3mAh/g,容量保持率可達79.5%,表現出了優異的循環性能。


為了研究雙離子電池的自放電機理,作者在不同的截止電壓下進行了自放電測試,下圖a和b分別為截止電壓為2.25V時的時間-電壓和電壓-容量曲線,從下表中的統計數據可以看到,假如充電后直接放電則電池的放電容量為190.4mAh/g,庫倫效率為74.1%,但是假如擱置1000s后再進行放電,電池的電壓會降低到2.08V,放電容量也降低到了158.9mAh/g,庫倫效率也降低到了64.8%,這可能是因為熔鹽電解質的分解(AlCl3=Al+1.5Cl2(g)和NaAlCl4=Al+1.5Cl2(g)+NaCl)造成的。假如我們將充電截止電壓控制在1.95V則擱置1000s后的電壓僅降低0.02V,從電壓曲線上也能夠看到電壓呈現先下降后上升的現象,這重要是因為靜置過程中石墨電極吸附電解質中的陰陽離子出現的自充電現象,具體反應為C+n+AlCl4→Cn[AlCl4]andC+n+Al2Cl7→Cn[Al2Cl7],由于自充電現象的存在,電池的放電容量新增了49mAh/g,庫倫效率達到了218.9%。在1.85V的截止電壓下也觀察到了同樣的現象,靜置過程中電壓先下降后升高,最終穩定在了1.93V,容量新增了46.9mAh/g,庫倫效率達到了252.7%。


為了分析該電池的反應機理,作者采用高分辨率的透射電鏡對石墨電極進行了分析,從下圖a-c的正極結構可以看到石墨材料的層間距從0.334nm新增到了0.41nm,這重要是由于AlCl4和Al2Cl7嵌入和脫出導致的。從下圖d-f的負極圖片可以看到石墨表面有許多黑色的小點,這重要是由于Al在負極表面沉積和分解造成的。


在該雙離子電池中金屬Al重要在負極表面沉積,因此石墨的層狀結構并沒有發生顯著的改變,但是在石墨正極一側,由于陰離子的嵌入和脫出導致了碳層的剝離,出現了類似石墨烯的結構。


為了進一步分析該電池的反應機理,作者采用XPS工具對經過不同循環的正負極進行了分析,從下圖a可以看到隨著循環次數的新增Cl2p逐漸向低結合能的方向偏移,并且強度明顯新增,這重要是部分氯鋁酸陰離子在嵌入到石墨材料中后無法脫出,在石墨中積累造成的造成的,這也是為何雙離子電池的庫倫效率較低。從下圖b中我們注意到Al2p的結合能沒有出現偏移,但是隨著循環次數的新增,強度出現了明顯的新增。從下圖c中我們也能能夠同樣觀察到負極中Al的含量出現了顯著的新增。


在下圖中作者采用EIS和CV工具對電池進行了分析,從下圖a可以看到,在第1到3次循環中,電池的CV曲線幾乎沒有發生變化。從下圖b中可以看到,在不同的速率下電池都能夠出現3對氧化還原峰,其中1/1峰重要來自于離子在電極表面的吸附和脫附,在1mV/s的速度下,贗電容貢獻的容量占到總容量的39.6%,隨著掃描速度的新增,贗電容容量占比逐漸新增,在5mV/s的速度下,占比可達53.8%。而2/2和3/3峰重要來自于lCl4和Al2Cl7的嵌入和脫出。


從下圖c可以看到該電池的交流阻抗數據重要由高頻區電荷交換阻抗的半圓和低頻區的擴散曲線構成,該數據可以采用下圖e所示的等效電路進行擬合。根據擬合結果,在循環前電池的電荷交換阻抗為0.4Ω,循環后新增到1.2Ω,仍然處于一個非常低的水平,這也保證了電池良好的倍率性能。同時從圖中我們也沒有觀察到電池界面阻抗,這表明由于溫度較高因此電極表面并沒有形成SEI膜。


此外,我們還可以根據低頻區的擴散曲線對擴散系數進行計算,計算公式如下式所示,其中R為理想氣體常數,T為絕對溫度,A為電極面積,n為電荷交換數量,F為法拉第常數,C為濃度,σ為Warburg系數,σ可以通過下圖d的曲線斜率求得,計算表明循環之前陰離子的固相擴散系數為1.12×10−11cm2/s,循環后則為9.23×10−12cm2/s,和鋰電池的固相擴散系數處在同一量級上,從而使得該電池具有良好的電化學性能。


ZhanyuLi利用低溫AlCl3/NaCl熔鹽制備了雙離子電池,在1A/g的大電流密度下正極的比容量仍然可達183.8mAh/g,循環700次后容量保持率可達79.5%,具有優異的電化學性能。


本文重要參考以下文獻,文章僅用于對相關科學作品的介紹和評論,以及課堂教學和科學研究,不得作為商業用途。如有任何版權問題,請隨時和我們聯系。


Ahigh-performancegraphite-graphitedualionbatterybasedonAlCl3/NaClmoltensalts,JournalofPowerSources475(2020)228628,ZhanyuLi,XiaoxiaoLi,WenmingZhang

相關產品

主站蜘蛛池模板: 欧美性猛交ⅹxxx乱大交3 | 综合成人在线 | 国产主播在线播放 | 8050午夜一级毛片久久亚洲欧 | 亚洲激情一区二区 | 爱av在线 | 97超碰人人澡 | 欧美另类精品 | 人人草在线观看 | 成人天堂av| 日日操天天操 | 在线观看一区二区视频 | 可以在线观看的av网站 | 欧美日韩小说 | 另类激情亚洲 | 国产午夜亚洲精品午夜鲁丝片 | 欧美日韩第一页 | 男人的天堂一区二区 | 亚洲午夜精品久久久久久app | 欧美激情自拍 | 福利第一页 | 永久免费未网 | 久久免费一级片 | 亚洲国产日韩在线观看 | 色一情一交一乱一区二区三区 | 欧美天天干 | 北条麻妃一区二区三区在线观看 | 黄色片一区二区三区 | 爽爽影院在线免费观看 | 鬼灭之刃柱训练篇在线观看 | 国产色网站 | 日韩成人精品 | 久久黄色一级片 | 亚洲第一色网站 | 亚洲天堂色 | 免费一区二区视频 | 国产精品波多野结衣 | 日本黄色大片免费看 | 精品国产一区二区三区噜噜噜 | 日本va在线 | 三级黄色在线 | 国产精品久久久久久亚洲毛片 | 中文在线免费观看 | 亚洲欧美视频在线观看 | 一区二区三区免费视频观看 | 99香蕉视频 | 国产性爱精品视频 | 欧美片在线观看 | 午夜电影你懂的 | 日本黄色电影网址 | 亚洲精品美女 | 日韩黄色影院 | 超碰天堂 | 91国内在线 | 国产不卡一 | 国产高潮失禁喷水爽到抽搐 | 欧洲久久久久 | 男人网站在线观看 | 国产亚韩 | 色亚洲视频 | 亚洲国产精品va在线 | 51热门大瓜今日大瓜 | av在线不卡网站 | 国产高潮在线 | 性色AV无码久久一区二区三 | 亚洲精品少妇 | 成人第四色 | 男人天堂网在线观看 | 天天摸天天操 | 亚洲中文字幕一区在线 | 宿舍女女闺蜜调教羞辱 | 国产 欧美 日韩 | 国产成人三级一区二区在线观看一 | 国产人妻一区二区 | 亚洲一区二区在线看 | 日韩视频在线免费 | 国产一级久久久久毛片精品 | 日本不卡一区二区三区在线观看 | 亚洲天堂网在线视频 | 亚洲一区二区在线 | 中文字幕人妻一区二区在线视频 | 自拍偷拍亚洲一区 | 婷婷色网站 | 美女av片 | 色老头在线视频 | 香蕉视频免费在线观看 | 色偷偷影院| 国产精品va无码一区二区 | 精品福利一区 | 尤物视频最新网址 | 欧美极品少妇xxxxⅹ喷水 | 成人精品一区二区 | 日本电影成人 | 亚洲永久免费 | 在线天堂资源 | 成色网 | 欧美一区二区三区视频 | 欧美午夜精品久久久 | 99久久精品一区二区成人 |