镓**液体具有很高的理论容量,被认为是一种很有前途的室温液态金属碱离子电池负极材料。 然而,由于液态金属的体积膨胀和不稳定的固体电解质界面,碱性离子电池液态金属负极的电化学性能,特别是循环稳定性受到很大限制。
这里浙江大学江建中,燕山大学黄建宇等通过在镓-铟液态金属纳米颗粒(egain@c lmnps)上设计碳包封,解决了上述问题。 锂离子电池具有优异的循环稳定性(1在 0 a g 1 下循环 800 次后为 644 mAh g 1),并且具有出色的循环稳定性 (10 mAh 1 在 87 a g 下循环 2500 次后 1,823%钠离子电池通过液态金属负极的碳封装实现容量保持。
通过原位透射电子显微镜进行实时测量,不仅揭示了egain@c LMNPs在电化学反应过程中的形貌和相变,而且揭示了其优异性能的根本原因,即egain@c核壳结构有效地抑制了LMNPs的不均匀体积膨胀,从约160%提高到127%,提高了LMNPs的电导率,并表现出优异的电化学动力学和自愈性。
图1结构表征
综上所述,提出了一种新的原位碳封装策略,将液态金属纳米颗粒封装为室温碱性离子电池的负极,纳米颗粒表现出优异的自愈效果。 GH导电碳壳的原位封装改善了反应动力学,避免了LMNPs的团聚。 核壳结构使 egaln@c-4 电极在 Li+ 和 Na+ 电池中具有低倍率性能和长循环稳定性。 原位透射电镜观察表明,碳壳层促进离子传输,抑制不均匀体积膨胀,提高了电化学性能。 因此,本工作为提高室温碱性离子电池液态金属负极的性能提供了总体策略。
图2电池性能
alkali-ion batteries by carbon encapsulation of liquid metal anode,advanced materials2023 doi: 10.1002/adma.202309732