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由于鋰負極不受控制的枝晶生長，鋰金屬電池的循環壽命短且安全性差。具有均勻化學成分和物理結構的先進固體電解質界面（SEI）有望解決這些問題。

在此，復旦大學王永剛教授、東華大學王麗娜副教授及美國波士頓學院Junwei Lucas Bao教授等人通過可擴展的化學鈍化方法提出了鋰金屬負極的表面溴化策略，通過1-溴辛烷（C₈H₁₇Br）和 Li之間的反應在鋰金屬表面上形成LiBr增強的SEI層。綜合材料和電化學表征表明，富含LiBr的SEI可實現快速的Li⁺轉移動力學并有效抑制枝晶生長。

同時，DFT計算表明具有高吸附能（-1.82 eV）和低Li⁺擴散能壘（0.015 eV）的LiBr晶面（111）促進了Li⁺的傳輸。原位光學顯微鏡顯示，作為SEI中主要成分的LiBr在調節鋰沉積行為中起著至關重要的作用。相比之下，作者進一步證明依賴電解液中的LiBr/LiNO₃添加劑效果較差。而在SEI中加入LiBr可保證電池的使用壽命且SEI可承受極端溫度，LiBr改性的鋰金屬電極（LiBr@Li）與乙醚和碳酸酯電解液均兼容。

圖1. LiBr@Li電極的制備及表征

因此，基于LiBr@Li的對稱電池可在0.5 mA cm^-2、1 mAh cm^-2下穩定循環2400小時且過電位小于15 mV。相比之下，Li??Li電池僅能維持小于500小時的穩定循環，隨后在長時間循環后電位會出現劇烈波動。值得注意的是，即使在50 °C下，LiBr@Li??LiBr@Li電池仍在0.5 mA cm^-2下實現了1000小時的穩定循環且過電位為20 mV，證明了富含LiBr的SEI在高溫下的耐久性。

此外，當與商業正極搭配使用時，LiBr@Li電極還可獲得優異的循環和倍率性能。組裝的LiBr@Li||LFP電池在0.5 C的電流倍率下可提供134 mAh g^-1的放電容量和500次循環后的 88.1% 的容量保持率。總之，這項工作提供了一種有效的策略來調節鋰的沉積/剝離行為，有望解決高能鋰金屬電池的安全問題。

圖2. LiBr@Li||LFP電池的電化學性能

Surface Bromination of Lithium-Metal Anode for High Cyclic Efficiency, Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202203233

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?王永剛/王麗娜等AEM：鋰金屬負極的表面溴化實現高循環效率

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