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锂金属电池因其在改善能量密度方面的巨大潜力被认为是最有望取代传统锂离子电池而实现实际应用的新型储能装置。然而，由于不均匀的锂形核和沉积以及脆弱的原生固态电解质界面（SEI）层的形成，锂金属负极（LMA）在实际工作过程中会不可避免地产生锂枝晶，这严重恶化了电池的电化学性能，甚至加剧了电池的安全风险。在众多稳定锂金属负极的策略中，通过引入多功能添加剂来优化电解质被认为是提高电解质与LMA相容性的一种很...
中国科学院物理研究所专利：一种锂枝晶自抑制的金属锂二次电池电解液及其应用
可充电锂电池枝晶难题破解 为新型固态电池设计开启大门
可充电锂电池 枝晶难题 新型固态电池
2023/1/3
据最新一期《焦耳》杂志报道，美国麻省理工学院研究人员解释了可充电锂电池枝晶的形成原因以及如何防止其穿过电解液的方法。这一发现最终可能开启一种新型可充电锂电池的设计之门，这种电池比目前的版本更轻、更紧凑、更安全。
人们对消费类电子产品、电动汽车和智能电网存储日益增长的依赖和需求刺激了对高能量密度可充电电池需求的增长。锂金属负极因较高的理论比容量被视为高能量密度电池的“圣杯”，具有高能量密度电池的潜力。然而，锂金属负极的大规模商业化仍然受到众多技术挑战的困扰，如：1）金属锂的高反应性，与电解液成分反复相互作用，形成不连续的固体电解质界面（SEI）层，消耗直至耗尽有限的电解液； 2）不均匀沉积导致锂枝晶生长并从...
中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所蔺洪振团队合作Nano Lett.：金属单原子催化剂调控锂原子表面扩散动力学实现超高容量无枝晶锂负极（图）
金属单原子催化剂 锂原子表面 扩散动力学 超高容量 无枝晶锂负极
2023/3/22
电动汽车、便携智能电子设备和清洁能源的巨大需求推动了高能量密度电池系统的快速发展。作为众多负极材料之一，锂金属负极具有较高的理论容量和较低的电位(-3.04 V vs. SHE)，可满足高能量密度消费的场景需求。然而，锂沉积过程中随机生长、表面原子扩散缓慢以及不均匀的固体电解质界面相(SEI)导致枝晶的形成和电极粉化，这些问题往往导致锂金属负极的利用率降低并且寿命显著缩短，从而阻碍了锂金属电池的大...
电动汽车、便携智能电子设备和清洁能源的巨大需求推动了高能量密度电池系统的快速发展。作为众多负极材料之一，锂金属负极具有较高的理论容量和较低的电位(-3.04 V vs. SHE)，可满足高能量密度消费的场景需求。然而，锂沉积过程中随机生长、表面原子扩散缓慢以及不均匀的固体电解质界面相(SEI)导致枝晶的形成和电极粉化，这些问题往往导致锂金属负极的利用率降低并且寿命显著缩短，从而阻碍了锂金属电池的大...
中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所在无锂枝晶电池研究中获进展（图）
无锂枝晶电池 储能技术 电动汽车
2022/9/13
储能技术能够改善人们的生活方式，促进便携式智能电子产品、新兴的电动汽车等行业的快速发展。金属锂基电池因其高比容量（3860 mA h g-1）和较低的标准电压（-3.04 V vs. SHE）而备受关注。然而，锂金属电池的实际应用仍然面临严峻挑战，如锂离子溶剂化后的不可控沉积导致锂枝晶生长，体积膨胀致使SEI的反复破裂和修复会不断消耗电解液，使电池的循环寿命缩短甚至出现严重的安全问题。中国科学院苏...
储能技术能够改善人们的生活方式，促进便携式智能电子产品到新兴的电动汽车行业的快速发展。金属锂基电池因其高比容量（3860 mA h g-1）和较低的标准电压（-3.04 V vs. SHE）而备受关注。然而，锂金属电池的实际应用仍然面临严峻的挑战，如锂离子溶剂化后的不可控沉积导致锂枝晶生长，体积膨胀致使SEI的反复破裂和修复会不断消耗电解液，使电池的循环寿命缩短甚至出现严重的安全问题。中科院苏州纳...
2022年1月27日，中科院合肥研究院固体所能源材料与器件研究部胡林华研究员团队和石家庄学院季登辉教授合作，开发出一种机械性能优异、离子电导率高和具有宽操作温区（-20~60℃）的功能性水凝胶电解质，并研究了其在水系锌离子电池中的应用性能，相关研究成果以“-20-60℃下无枝晶水系锌离子电池用键调节水凝胶电解质”为题，发表在国际知名期刊Chemical Engineering Journal 上。
金属锂具有高理论比容量和低氧化还原电位,被认为是高能量密度二次电池最理想的负极材料之一,但其在循环过程中的枝晶生长和体积变化造成电池失效和安全隐患.本文以孔径为5μm左右的自制三维多孔铜为基底,在其表面电沉积锌层（3DCu@Zn）,作为金属锂沉积的集流体,构筑无枝晶锂金属电极.三维多孔铜的孔结构稳定、孔径大小适宜,可有效降低局部电流密度和缓解体积变化,锌镀层可降低锂金属的形核过电位,诱导锂的均匀沉...
随着现代工业的高速发展，发展高能效的精准分离材料和技术，实现离子的精准和快速分离，对能源、水、化工、制药、传感等领域将产生变革性的影响。在规模化应用的分离膜材料中，纳滤膜的分离过程受孔径筛分和电荷排斥协同相互作用控制，能够实现高选择性离子/分子分离过程，而受到广泛关注。目前，纳滤膜使用最广泛的结构形式是聚酰胺薄膜复合结构，由聚酰胺分离层和聚合物超滤支撑底膜组成。由于分离层的结构和物化性质决定纳滤膜...
近日，化学化工学院杨勇教授课题组在可充钠金属电极的固体核磁共振技术研究上取得重要进展，相关成果以“Visualizing the growth process of sodium microstructures in sodium batteries by in-situ 23Na MRI and NMR spectroscopy”为题，2020年7月27号在线发表于《自然•纳米技术》...
近期，中科院合肥研究院固体所内耗与固体缺陷研究室方前锋研究员课题组通过设计非对称结构固态电池，研究了锂离子在固态电池中的沉积及传输规律，为探究全固态锂电池中锂枝晶的生长及抑制机理提供了重要参考。相关研究成果以“Intragranular growth and evenly distribution mechanism of Li metal in Li7La3Zr2O12 electrolyte”...
具有高理论比容量、低氧化还原电位的金属锂负极，有望助力下一代高能量电池的实现。然而，液态电解液体系中金属锂负极的枝晶问题饱受诟病。枝晶生长不但能够导致锂的不可逆容量损失，还可能引发电池短路乃至爆炸。科学家们对枝晶生长机理进行了广泛研究，其中得到广泛认可的Chazalviel模型指出，枝晶成核时间受到电解质离子浓度、阴/阳离子迁移率和有效电流密度的影响。提高电解质的锂离子迁移率，降低阴离子迁移率，将...
北京理工大学黄佳琦课题组在《ACS Energy Letters》上发表固态金属锂负极枝晶生长机理综述论文（图）
北京理工大学 黄佳琦 课题组 ACS Energy Letters 固态金属 锂负极 枝晶生长
2020/3/10
近日，北京理工大学前沿交叉科学研究院黄佳琦课题组详细总结了固态电解质中金属锂枝晶的生长机理，该研究探讨了聚合物和无机固态电解质中的枝晶生长模式，分析了现有的枝晶抑制策略存在的问题，并展望了固态电解质中抑制锂枝晶的下一步研究重点。该研究成果以《Controlling the Dendrite Growth in Solid-State Electrolytes》为题在线发表在能源材料类顶级国际期刊《...