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无需粘结剂的新型锂电池负极材料技术

来源:能源学人 | 作者:转载 | 分类:技术 | 时间:2017-06-19 | 浏览:2981
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锂离子电池负极制备过程中,粘结剂在电极中所占的比例一般为3%-5%之间,如果电极制备过程不需要粘结剂则可以显著的提高电极的容量,提高电池能量密度。而且粘结剂通常是绝缘体,会阻碍电解质中离子转移,进而影响电池电化学性能。因此,设计无需粘结剂的电极材料是很有必要的。

近期,科学家设计出许多无需粘结剂或集流体的新型电极材料,其中,单壁碳纳米管(SWCNT)薄膜因其高比表面积,高电子导电率以及机械稳定性在设计轻巧柔性电极方面备受关注。

无需粘结剂的新型锂电池负极材料技术

图1.MoSe2/SWCNTs复合材料的合成机理图。

近期,中国科学技术大学宋礼等人通过简便的溶剂热法合成出MoSe2/SWCNTs复合材料,作为锂离子电池负极,无需粘结剂,表现出优越的电化学性能。此成果发表在国际期刊ACS Nano上。

无需粘结剂的新型锂电池负极材料技术

图2.1T-MoSe2/SWCNTs复合材料的电化学性能:(a)充放电曲线图;(b)循环性能图;(c)倍率性能图;(d)阻抗图。

无需粘结剂的新型锂电池负极材料技术

图3.1T-MoSe2/SWCNTs电极的电化学过程机理图。

作为锂离子电池负极,1T-MoSe2/SWCNTs表现出良好的储锂性能。在电流密度300mA/g下,循环100圈后,容量仍高达971mAh/g,容量几乎无衰减。在大电流密度3000mA/g下,容量为630mAh/g,体现了优越的倍率性能。

机制解释

(1)垂直生长且层间距大的1T-MoSe2纳米片有利于锂离子的脱嵌和提供更多的活性位点;

(2)1T-MoSe2在SWCNTs表面上生长,形成C−O−Mo键,有利于电子/离子快速转移;

(3)1T-MoSe2和SWCNTs之间的C−O−Mo键确保了材料的稳定性,缓解了充放电过程中体积膨胀的问题。

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