锂离子
分类
电池
这种创新的设计有可能提高固态锂离子电池的安全性。
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除了制造更安全的锂离子电池外,这种材料还可能用于分离水净化中的离子和分子,以及制造用于生物电子电路和传感器的混合离子-电子传导结构(mixedion-electron-conductingstructures)。
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在传统的锂离子电池中,离子通过液体电解质来回穿梭。
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在钟宇的潜在课题清单中,最重要的是找到一种制造更安全的锂离子电池的方法。
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设计更安全的锂离子电池(DesigningSaferLithium-IonBatteries)
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溶剂化结构
因此,优化电解质并调控锂离子的溶剂化结构,实现锂离子的快速去溶剂化是提升电池低温下电化学性能关键步骤。
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综上所述,单氧配体的DIPE和DPE与锂具有较弱的配位作用,体系引入的DIPE组分,不仅丰富了锂离子的溶剂化结构,而且在锂离子溶剂化鞘层中产生的空阻效应减少了溶剂组分的配位,赋予了电解液更小的去溶剂化能,促进了锂离子去溶剂化过程。
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这项研究中探讨的空阻效应调控锂离子溶剂化结构设计为开发新型低温锂金属电池(LMBs)电解质提供了新思路。
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去溶剂化过程
这一结果与去溶剂化能测试趋势相符合,证实DIPE促进了锂离子的去溶剂化过程。
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传输
美国康奈尔大学等与中国杭州西湖大学(WestlakeUniversity,Hangzhou,Zhejiang,China)的研究人员合作,利用独特的大循环和分子笼结构的融合设计了一种开创性的多孔晶体,增强了固态电池中的锂离子传输。
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产生
DIPE和DPE作为单配体醚,与锂离子产生较弱的配位作用,赋予了锂离子较快的去溶剂化能力;
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结果显示,在DME中,O原子周围的负电荷相对于DPE、DIPE更高,说明DME类电解液会和锂离子产生较强的配位作用,导致了该类电解液在低温下失效。
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之间
一旦研究人员有了他们的晶体,他们需要更好地了解它的组成,所以他们与材料科学与工程教授JudyCha博士合作,她使用扫描透射电子显微镜来探索它的结构,以及机械和航空航天工程助理教授JingjieYeo,他的模拟澄清了融合分子和锂离子之间的相互作用。
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效果
在传统电解质(如基于碳酸乙烯酯和乙二醇二甲醚(DME)的电解质)中,锂离子和溶剂之间的亲和力较强,去溶剂化过程缓慢,低温下会进一步降低LMBs的性能。
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此外,DIPE的引入提高了电解质内部的混乱程度,有助于降低锂离子与溶剂分子之间的结合力,降低电解质的去溶剂化能。
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影响
DIPE和DPE作为单配体醚,与锂离子产生较弱的配位作用,赋予了锂离子较快的去溶剂化能力;
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结果显示,在DME中,O原子周围的负电荷相对于DPE、DIPE更高,说明DME类电解液会和锂离子产生较强的配位作用,导致了该类电解液在低温下失效。
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一旦研究人员有了他们的晶体,他们需要更好地了解它的组成,所以他们与材料科学与工程教授JudyCha博士合作,她使用扫描透射电子显微镜来探索它的结构,以及机械和航空航天工程助理教授JingjieYeo,他的模拟澄清了融合分子和锂离子之间的相互作用。
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这条路径需要允许锂离子和晶体结构之间最小的相互作用,以防止离子粘在一起。
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