锂离子超级电容器预补锂新技术

IMAGE: This work provides a commercially adoptable route to prepare Li3N containing electrode, using low toxic and high boiling point N,N-dimethylformamide (DMF) to homogenate the electrode slurry. The stabilization mechanism of... view more 

Credit: Science China Press

氮化锂是一种备受关注的正极预锂化添加剂, 可用于弥补在首次充电过程中发生在负极侧的不可逆锂损失, 从而提高储能器件的比能量。但是, 在电极制造过程中, 氮化锂与N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)、乙腈(CAN)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)等常用溶剂会发生副反应, 使含氮化锂电极的规模制备较为困难, 限制了其推广应用。近期一项工作发现使用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作为匀浆溶剂可以制备出稳定的含有氮化锂的浆料, 并通过匀浆涂布工艺制备出含氮化锂的电极, 从而解决该问题。该电极可以实现对锂离子超级电容器负极的预锂化, 大幅提高了器件的比能量, 并保持了出色的倍率性能和循环稳定性, 在1万次充放电循环后的能量保持率90％。该技术有望在其他以低首效材料(硬炭、硅等)为负极的电池体系中获得应用。

研究相关的论文题为：“DMF stabilized Li3N slurry for manufacturing self-prelithiatable lithium-ion capacitor”, 近期在线发表于Science Bulletin, 由中国科学院大连化学物理研究所张洪章研究员和李先锋研究员分别担任通讯作者撰写。研究者研究了常用极性溶剂, 发现α-H的存在是影响溶剂在氮化锂表面不稳定的主要因素。

该项研究得到了国家自然科学基金项目((51673199, 51677176)、中科院青年促进会(2015148)、大连清洁能源国家实验室(DNL180307), 中国科学院大连化学物理研究所创新基金(ZZBS201615和ZZBS201708)和大连科技之星计划(2016RQ026)资助。

更多详情请阅原文：

Cuilian Liu, Tianyu Li, Hongzhang Zhang, Zihan Song, Chao Qu, Guangjin Hou, Huamin Zhang, Chuanfa Ni, Xianfeng Li. DMF stabilized Li3N slurry for manufacturing self-prelithiatable lithium-ion capacitors. Science Bulletin, 2019, doi: 10.1016/j.scib.2019.11.014

https://doi.org/10.1016/j.scib.2019.11.014