天津大學合作清華大學研發蠟-PEO涂層 可制成防水/空氣穩定的鋰金屬陽極

據國外媒體報道，由天津大學楊教授和清華大學陸偉教授領導的研發團隊通過簡單的浸涂法在鋰金屬表面制備了一層蠟-PEO(等離子體電解氧化)涂層，從而制成了一種空氣穩定、防水的鋰金屬陽極。蠟作為一種常見的惰性密封材料，可以很容易地涂覆在金屬鋰的表面。

(圖片來源:中國科學)鋰金屬陽極具有比容量高、電位低、重量輕的特點，可有效提高電池的能量密度，即改用鋰金屬陽極將顯著提高電動汽車的續航里程，降低電池用于電網儲能的成本。但由于鋰的化學活性高，容易導致枝晶生長和空氣不穩定，導致安全問題，從而限制了其作為電極材料的大規模應用。金屬鋰對空氣中的水分和氧化成分非常敏感，會導致其表面生成氫氧化鋰等絕緣物質，導致其電化學性能變差。此外，鋰與水接觸會產生氫氣和熱量，可能引起火災或爆炸。金屬鋰的這種敏感性對金屬鋰負極的運輸、儲存和加工提出了更高的要求。因此，迫切需要開發一種具有穩定的空氣和水電阻的鋰金屬陽極，使鋰金屬陽極在未來真正得到應用。在電子設備領域，封裝技術可以保護電子元器件免受潮濕空氣和水造成的物理損傷和腐蝕，這也為如何保護鋰金屬提供了一種設計思路。研究人員開發的蠟基復合涂層可以防止鋰金屬在空氣和水中產生不良反應。在電池中，這種涂層減緩了電解液對鋰金屬陽極表面的腐蝕；PEO的均勻分布保證了鋰離子在界面的均勻導電性，抑制了鋰枝晶的生長。在蠟-PEO涂層的保護下，金屬鋰在相對濕度為70%的空氣中24h內表面不發生變化，高比容量保持率為85%。而且，即使直接接觸水，也沒有火燒，也沒有容量衰減。在將該涂層涂覆到鋰金屬陽極上之后，它在對稱電池中保持穩定長達500小時，并且由涂覆有該涂層的鋰金屬陽極制成的鋰硫電池在300次充放電循環之后容量衰減率低至0.075%。本研究展示了一種對空氣穩定且防水的鋰金屬陽極的高效封裝技術，該技術易于擴展并適用于其他敏感電極材料。據國外媒體報道，由天津大學楊教授和清華大學陸偉教授領導的研發團隊通過簡單的浸涂法在鋰金屬表面制備了一層蠟-PEO(等離子體電解氧化)涂層，從而制成了一種空氣穩定、防水的鋰金屬陽極。蠟作為一種常見的惰性密封材料，可以很容易地涂覆在金屬鋰的表面。

(圖片來源:中國科學)鋰金屬陽極具有比容量高、電位低、重量輕的特點，可有效提高電池的能量密度，即改用鋰金屬陽極將顯著提高電動汽車的續航里程，降低電池用于電網儲能的成本。但由于鋰的化學活性高，容易導致枝晶生長和空氣不穩定，導致安全問題，從而限制了其作為電極材料的大規模應用。金屬鋰對空氣中的水分和氧化成分非常敏感，會導致其表面生成氫氧化鋰等絕緣物質，導致其電化學性能變差。此外，鋰與水接觸會產生氫氣和熱量，可能引起火災或爆炸。金屬鋰的這種敏感性對金屬鋰負極的運輸、儲存和加工提出了更高的要求。因此，迫切需要開發一種具有穩定的空氣和水電阻的鋰金屬陽極，使鋰金屬陽極在未來真正得到應用。在電子設備領域，封裝技術可以保護電子元器件免受潮濕空氣和水造成的物理損傷和腐蝕，這也為如何保護鋰金屬提供了一種設計思路。研究人員開發的蠟基復合涂層可以防止鋰金屬在空氣和水中產生不良反應。在電池中，這種涂層減緩了電解液對鋰金屬陽極表面的腐蝕；PEO的均勻分布保證了鋰離子在界面的均勻導電性，抑制了鋰枝晶的生長。在蠟-PEO涂層的保護下，金屬鋰在相對濕度為70%的空氣中24h內表面不發生變化，高比容量保持率為85%。而且，即使直接接觸水，也沒有火燒，也沒有容量衰減。在將該涂層涂覆到鋰金屬陽極上之后，它在對稱電池中保持穩定長達500小時，并且由涂覆有該涂層的鋰金屬陽極制成的鋰硫電池在300次充放電循環之后容量衰減率低至0.075%。本研究展示了一種對空氣穩定且防水的鋰金屬陽極的高效封裝技術，該技術易于擴展并適用于其他敏感電極材料。

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