超高负载！陈忠伟院士，AEM！

顶刊收割机 · 公众号 · · 2024-11-04 08:18

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研究概述

高能量密度电池的实用化要求电极在超高活性物质负载下具有良好的性能。

然而，随着电极厚度的增加，电极中的离子传输受到明显限制，限制了Li ⁺ 的扩散动力学和活性物质的利用率。

基于此，2024年10月27日， 中国科学院大连化学物理研究所陈忠伟院士/罗丹研究员/张永光研究员 在国际期刊 Advanced Energy Materials 发表题为《Design Lithium Exchanged Zeolite Based Multifunctional Electrode Additive for Ultra-High Loading Electrode Toward High Energy Density Lithium Metal Battery》的研究论文。

在此，研究人员通过Li ⁺ 交换策略合成了锂离子交换沸石 X （Li-X沸石），以增强Li ⁺ 的扩散动力学。

研究表明，将Li-X沸石加入超高负载正极时，它具有：i) 通过减少迂曲度实现高电子导电性的均匀网络，ii) 由于Li-X调制Li ⁺ 扩散性而具有良好的离子导电性，以及iii) 高弹性以防止颗粒级开裂和电极级崩解。

此外，固液界面处的Li-X沸石有助于形成稳定的正极电解液界面，有效抑制副反应并减轻过渡金属阳离子的溶解。

因此，通过干电极技术制造了超高负载（66 mg cm ⁻² ）正极，在锂金属电池中具有为12.7 mAh cm ⁻² 的显著面积容量和464 Wh kg ⁻¹ 的高能量密度。

设计良好的电极结构，以多功能Li-X沸石作为厚正极中的添加剂，有望提高电池的倍率性能、循环稳定性和整体能量密度。

图文解读

图1： Li-X沸石的物理化学性质表征

图2：高负载电极的电化学性能

图3：循环后正极材料的表面化学状态和CEI层的组成

文献信息

Design Lithium Exchanged Zeolite Based Multifunctional Electrode Additive for Ultra-High Loading Electrode Toward High Energy Density Lithium Metal Battery ,