磷/锡复合碳纤维骨架结构用于锂金属负极性能研究  

Performance of P/Sn Composite Carbon Fiber Skeleton as Anode for Lithium Metal Batteries

作  者:肖子纯 金若珊 唐伟 XIAO Zichun;JIN Ruoshan;TANG Wei(School of Chemical Engineering and Technology,Xi’an Jiaotong University,Xi’an 710049,China)

机构地区:[1]西安交通大学化学工程与技术学院,西安710049

出  处:《新能源进展》2025年第1期1-6,共6页Advances in New and Renewable Energy

基  金:国家重点研发计划项目(2021YFB2400400);国家自然科学基金项目(22379120);陕西省重点研发项目(2021JLM-36);西安交通大学青年人才拔尖计划项目(71211201010723,HG6J003);陕西省高层次青年人才和高等学校学科创新引智计划项目(B23025)

摘  要:针对锂枝晶生长问题,设计了一种磷/锡复合碳纤维骨架结构,锡作为成核位点降低锂金属成核能垒,同时磷掺杂促进锂离子的快速传输,最终成功实现锂在骨架结构内部均匀沉积,抑制锂枝晶的生长。电化学性能测试结果表明,磷/锡复合碳纤维骨架结构可以有效提高库仑效率和锂离子传质动力学,具有优异的循环稳定性和倍率性能。在1C倍率和N/P比为2.5的贫锂条件下全电池可以稳定循环250次,平均容量衰减率仅为0.14%。该结构设计思路可以为高性能锂金属负极的设计应用提供参考。A phosphorus/tin composite carbon fiber skeleton is designed to tackle the challenge of lithium dendrite growth.Sn serves as the nucleation site to reduce the nucleation barrier of Li+,while the P doped on the carbon fibers could promote the rapid transportation of Li+.Thus,the CFs@Sn-P enables the uniform deposition of lithium in the skeleton and inhibits the Li dendrite growth.The electrochemical performances demonstrated that the CFs@Sn-P could effectively elevate the Coulombic efficiency and mass transfer kinetics of Li+,and exhibit excellent cycle stability and rate performance.At the rate of 1 C and N/P ratio of 2.5,Li-CFs@Sn-P||NCM811 cells can stably cycle 250 times,and the average capacity decay rate is only 0.14%.Hence,a composite skeleton's design could guide the design and application of high-performance lithium metal anode.

关 键 词:三维骨架结构 锂枝晶 锂金属负极 循环稳定性 

分 类 号:TK01[动力工程及工程热物理]

 

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