铅酸蓄电池生产厂家通过控制表面电势梯度抑制材料表面SEI膜生成
铅酸蓄电池生产厂家
时间:2019-05-29 21:07:46 阅读:9405
高效快充
电池需要存储容量高、结构完整稳定和电荷/离子转移快的高性能电极材料。高容材料(如Si、Ge和Sn等)因在循环过程中大的体积变化和不稳定SEI膜演变导致容量衰减。通过设计各种形貌和尺寸的纳米结构,在一定程度上可以缓解由体积膨胀引起的容量衰减;然而,暴露在电解液中的大的表面积会导致SEI膜稳定性降低,不利于材料的倍率性能以及长循环稳定性。将材料设计成中空、夹层、核壳和笼形结构的纳米颗粒,坚固的表面可以形成稳定的SEI膜,可显著提高电极表面的SEI稳定性,但会增大Li+和电子传输的内阻,不利于高倍率性能。
众所周知,电化学反应基本都受到电位差或者电位梯度控制,可以通过控制电位梯度来形成稳定的SEI膜,取代之前只关注物理界面本身的思路。鉴于此,韩国汉阳大学Won II Park教授课题组通过控制电化学界面上的电位抑制活性材料表面SEI膜的形成,具体实施方案为:在活性材料表面引入电压鞘层(potential sheath,PS)薄壁,纳米线锚定在鞘层内侧,在空间上和电学上与电解液隔离;电压鞘应足够薄且满足Li+渗透,同时具有导电性能实现电极导电和电屏蔽的功能。最终实现封闭空间内部电极和电解质的电势保持相等,抑制活性材料表面SEI膜的生成。
3D多层石墨烯微管具有优异电导率和电屏蔽特性,且其结构柔韧、原子级薄,Li+/原子正好可通过原子薄层中的缺陷在多层石墨烯微管中进行迁移。将镍硅纳米线(NiSiNWs)有选择性地锚定在石墨烯微管内壁(GrμTs),制备NiSiNWs@GrμT材料。利用多层石墨烯实现GrμT内部的电解质与外部电隔离,消除嵌锂过程中NiSiNW负极表面SEI形成所需的电位差累积。使得NiSiNWs @GrμT负极表现出优异的性能:在20C 电流密度下经过2000次循环后,仍具有超过700mAh/g的高比容量(容量保持率为84%);且倍率性能优异,80C时容量保持率88%(相对于1C时容量)。
图1.基于纳米线(NW)负极的示意图和电势曲线。a) 普通NW负极负载在集流体上半电池示意图;b) 电压鞘层包覆的NW负极半电池示意图;c) 首次充电循环中,a实例中电解液和NW负极上的电势分布示意图和相应的有限元分析(FEA)模拟结果。当电位分别低于VSEI和 VLith时SEI膜形成和锂化开始。d) 首次充电循环中,b实例中外部电解质,电极(PS,NW负极)和内部电解质的电势分布示意图和相应的有限元分析(FEA)模拟结果。在由PS包围的空间内,电极和电解质上的电势变得几乎相等,从而抑制了NW表面上的SEI形成。
图2. NiSiNWs@GrμT制备与结构分析。a) NiSiNWs@GrμT示意图;b) 电位分布模拟;c) NWs@GrμT制备和锂化-脱锂循环过程示意图, SEI形成和锂离子脱嵌仅发生在GrμT的外表面周围;d) SEM图(尺寸:左50μm;右2μm);e) TEM图及Si、Ni的EDS mapping(尺寸:左400nm;中、右250nm)。f) Ni刻蚀前后拉曼图谱。
图3. NiSiNWs@GrμT电化学性能。a) 0.1mV/s时CV曲线;b) 相应循环下的充放电曲线;c) 1-20C电流密度下阶梯放电容量;d) 10C(黑)、20C(红)电流密度下循环2000次放电容量和库仑效率;e) 1-80C电流密度下的倍率性能。
图4. NiSiNWs@GrμT循环后的形貌和SEI膜。a) NiSiNWs@GrμT循环后脱锂时SEM图(尺寸:左100μm;右2μm);b) 纳米线在石墨烯微管内嵌锂(左)、脱锂(右)SEM图(尺寸:1μm);c) NiSiNWs循环后脱锂时TEM图和HR-TEM图(尺寸:左100μm;右2μm);d) GrμT循环后脱锂时EDS元素分析图。
广州市天畅科技有限公司是从事生产和开发阀控式密封铅酸蓄电池的专业厂家之一。公司总投资超过500万元人民币,生产规模为80万KVAH/年,自主设计、开发,生产从0.8AH-3000AH的阀控式密封铅酸蓄电池。公司拥有雄厚的技术力量,各环节均实行微电脑控制,可为客户量身定做各种规格的铅酸蓄电池。天畅电源各项性能已达到或超过IEC、JIS标准,具有容量高、体积小、重量轻、寿命长等优点,产品广泛的应用于通信,电力操作系统,不间断电源(USP),应急电源(EPS),太阳能发电系统,电动玩具等领域。公司通过了中国检验认证集团ISO9001质量体系认证,电池产品先后通过了美国UL认证、欧盟的CE认证,以及中国铁道部、电力部、信息产业部的检验,并获得了国家信息产业部的通信设备入网许可证等。铅酸蓄电池供应商-天畅科技有限公司业务范围:12V铅酸蓄电池,找铅酸蓄电池厂家,了解铅酸蓄电池价格请联系4001-86-89-86,业务覆盖广州、上海、深圳、宁波、天津、佛山、惠州、东莞、温州、台州等地区,欢迎来电咨询。