Чтобы ответить на эти вопросы, мы провели измерения ACA с каплей расплавленного Li _liq на высокоупорядоченном пиролитическом графите (ВОПГ), который является полностью плотным, а также на пористой углеродной бумаге (PCP), которая является пористой, внутри перчаточного ящика.Мы наблюдали, что субстрат ВОПГ сразу допускает ACA 73 ° с Li _liq (рис. 1а). Насколько нам известно, это первая демонстрация того, что графит можно считать «литиофильным», что обнадеживает с точки зрения изготовления композита Li-металл-матрица путем инфильтрации Li _liq . Однако при помещении капли расплавленного Li _liq на PCP в перчаточном ящике ACA достигает 142 ° (рис. 1b), и инфильтрация Li _liq вообще не происходит в масштабе времени 10 ^3. секунд.Этому могут быть два возможных объяснения: (i) хотя волокна PCP состоят в основном из графитового углерода, состав и термодинамика могут несколько отличаться от таковых ВОПГ; (ii) здесь может сыграть роль кинетика: могут быть определенные препятствия (поверхностные загрязнения) для фазы Li _liq , проникающей в поры, закрепляющей контактные линии, и, если просачивание занимает слишком много времени, след O ₂ , CO ₂ и т. Д. В перчаточном ящике могут стать новыми препятствиями для образования твердого окислительного слоя на поверхности Li _liq , который еще больше замедлит инфильтрацию.После тщательного анализа и моделирования мы определили, что (ii) является вероятной причиной.

Рис. 1.

Li графитовой углеродной подложкой. Схема измерения ACA капель жидкого Li на ВОПГ (а) и ПХФ (б). (c) Переход смачиваемости PCP от литиофобного к суперлитиофильному происходит из-за интеркаляции Li в PCP и фазового перехода от C ₆ к LiC ₆ . Фотографии капель жидкого лития на (d) ВОПГ и вставка — вид ВОПГ сверху.(e) Ab initio MD расчет системы капля Li / ВОПГ при 500 К. (е, ж) Вид сверху капли жидкого лития на ВОПГ после охлаждения до комнатной температуры и несколько слоев литированного графита из ВОПГ все еще придерживался Ли после отделения капли Ли от ВОПГ. (h) Схема механизма растекания капли Li на ВОПГ.

Рисунок 1.

Li Смачиваемость графитовой углеродной подложкой. Схема измерения ACA капель жидкого Li на ВОПГ (а) и ПХФ (б).(c) Переход смачиваемости PCP от литиофобного к суперлитиофильному происходит из-за интеркаляции Li в PCP и фазового перехода от C ₆ к LiC ₆ . Фотографии капель жидкого лития на (d) ВОПГ и вставка — вид ВОПГ сверху. (e) Ab initio MD расчет системы капля Li / ВОПГ при 500 К. (е, ж) Вид сверху капли жидкого лития на ВОПГ после охлаждения до комнатной температуры и несколько слоев литированного графита из ВОПГ все еще придерживался Ли после отделения капли Ли от ВОПГ.(h) Схема механизма растекания капли Li на ВОПГ.

Чтобы продемонстрировать это, мы сначала предварительно литиировали ПХФ до литиированного ПХФ с почти одинаковой пористостью. Это делает подложку гораздо более восстанавливающей электрохимически. Мы обнаружили, что, хотя ПХФ проявляет явную литиофобность, та же пористая структура бумаги меняется на суперлитиофильную при фазовом переходе от C ₆ к LiC ₆ (рис. 1c). Это означает, что вязкость Li _liq и диаметр пор ПХФ не могут быть ограничивающими факторами для инфильтрации; Вместо этого причиной здесь может быть фазовый переход C ₆ → LiC ₆ и U ^α -зависимый θ _αβ ^eq из-за того, что некоторые поверхностные химические группы (поверхностные загрязнения) закрепляют контактная линия может быть удалена на этого потенциала .На основании наших выводов был разработан новый процесс изготовления композита Li-PCP методом инфильтрации жидким металлом с контролируемым массовым соотношением Li / PCP. Обнадеживает тот факт, что большой кусок композитного анода Li-PCP был успешно изготовлен и показал отличные характеристики в Li-S-элементах карманного типа.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Наблюдения ACA на HOPG и PCP

Для проведения измерений ACA были выбраны два типа углеродных подложек.Первый — ВОПГ из-за его высокой химической чистоты, высокой плотности, сверхплоской поверхности и высокой степени графитизации (дополнительный рис. 1). Первоначально ВОПГ в полученном виде был очищен с помощью хорошо известного метода «скотча», который широко применялся для получения однослойного или нескольких слоев графена [27]. ВОПГ показывает плоскую и блестящую поверхность после очистки «скотчем» (вставка на рис. 1d), а результаты XPS дополнительно показывают чистую поверхность без функциональных органических групп, таких как –OH или C = O (дополнительный рис.2). Затем на поверхность ВОПГ наносили каплю Li _liq , в то время как ВОПГ помещали на горячую пластину с температурой ~ 225 ° C. Весь процесс можно увидеть в дополнительном фильме 1. Удивительно, но ACA составляет всего 73 ° (рис. 1d).

Чтобы проверить этот эксперимент с теорией, было выполнено моделирование ab initio молекулярной динамики с установкой расплавленная капля Li (54 атома Li) / графит (432 атома C, двухслойный графен), чтобы доказать, что чистый (002) Поверхность графита по своей природе литиофильна при 500 К.На рис. 1д представлены траектории атомов Li и углерода на последних 1000 шагах моделирования. Как обсуждалось ранее, эта система состоит из фаз α (графит), β (Li _liq ) и δ (паровая фаза лития), хотя равновесное давление паров Li при этой температуре чрезвычайно низкое. Атомам C графита позволяют колебаться, что представляет собой предпочтение в направлении c , но, что интересно, Li _liq демонстрирует слоистую атомную структуру вблизи поверхности контакта, даже если находится в жидком состоянии.Сильно делокализованные | $ {\ rm {\ pi}} $ | -связи графена позволяют атомам лития блуждать, но они по-прежнему связываются вместе из-за сильного сродства Li – Li, что подразумевает более «физический» характер, чем химический связывание атомов Li, контактирующих с листом графена. ACA составляет ~ 62 °, что аналогично тому, что мы наблюдали в эксперименте с HOPG выше. Конфигурация Li / литированного графита была также исследована таким же образом с помощью ab initio молекулярной динамики (MD), которые обладают почти такими же ACA, как показано на дополнительном рис.3. Это подтверждает, что как C ₆ , так и LiC ₆ являются литиофильными по своей природе (термодинамически) и предпочитают быть покрытыми Li _liq , а не паровой фазой, если они имеют чистую поверхность.

Экспериментально, после удаления капли Li @ HOPG с горячей пластины, капля Li быстро затвердела. При виде сверху видно, что Li распространился по поверхности ВОПГ, как показано пунктирной линией на рис. 1f. Интересно, что Li _BCC настолько прочно приклеен к HOPG, что было трудно отделить Li _BCC от HOPG.Нам пришлось с усилием отделить Li _BCC от HOPG с помощью пинцета, в то время как верхние слои HOPG все еще были приклеены к Li _BCC (дополнительный фильм 2). Слипшиеся слои имели ярко-желтый цвет (рис. 1g), что свидетельствует об образовании LiC ₆ : соединений интеркаляции Li – графит на стадии 1 (Li – GIC). Это явление соответствует внедрению Li в графитовые слои внутри ВОПГ. Мы предполагаем, что ВОПГ по своей природе литиофилен, а Li может проникать в графитовые слои под верхней поверхностью ВОПГ через границы зерен и / или плоские дефекты графитовых слоев и приводить к спонтанному процессу интеркаляции лития, что дополнительно способствует распространению Li _liq на ВОПГ, как схематично показано на рис.1ч.

Переход от литиофобности к суперлитиофильности ПХФ и графитового порошка

Наш вывод о том, что графит является литиофильным по своей природе, кажется, противоречит предыдущим экспериментам, которые показали, что Li _liq не может смачивать ПХФ [22]. Это побудило нас глубже понять влияние химии поверхности, топографических особенностей подложки и конкурирующей реактивной динамики (C ₆ → LiC ₆ вместе с Li _жидким → Li ₂ O / Li ₂ CO ₃ ).Как показано на рис. 2a и b, ACA с PCP достигает 142 ° (процесс измерения показан на дополнительном рис.4 и дополнительном ролике 3), даже несмотря на то, что PCP состоит в основном из графитовых углеродных волокон (дифрактограммы на дополнительном рис. 5). Затем мы переместили каплю Li @ PCP с горячей пластины и обнаружили, что затвердевший Li на PCP не такой «блестящий», как исходная капля (рис. 2c). Затем мы подвергли ионному измельчению поверхность капли лития, чтобы измерить глубину загрязнения. Оказалось, что примесь Li ₂ O все еще может быть обнаружена даже после ионного измельчения на расстоянии 200 нм, что указывает на сильную реакцию Li _liq со следовыми примесями в перчаточном боксе (дополнительный рис.6). Незначительное количество воздуха в перчаточном боксе и функциональные группы на PCP будут реагировать с Li _liq и образовывать оксиды, карбонаты или нитриды Li. Эти продукты могут замедлять внедрение Li в ПХФ за счет блокирования Li ⁺ или переноса электронов, которые действуют как смачивающие барьеры на поверхности ПХФ и усиливают литиофобные свойства.

Рис. 2.

Смачиваемость ПХФ, литированного ПХФ и графитового порошка литием. Измерения ACA для (a, b) PCP и (d, e) литиированного PCP.Цифровые фотографии капли Li на (в) ПХФ и (е) литированном ПХФ после охлаждения до комнатной температуры. Инфильтрация и проникновение капли Li в литиированный каркас PCP происходит за 2 секунды. (g – i) Процесс смешивания порошка Li и графита при механическом перемешивании, в котором перемешивание играет решающую роль в обеспечении литиирования и равномерного распределения литированного графита в Li.

Рис. 2.

Li Смачиваемость ПХФ, литированного ПХФ и графитового порошка.Измерения ACA для (a, b) PCP и (d, e) литиированного PCP. Цифровые фотографии капли Li на (в) ПХФ и (е) литированном ПХФ после охлаждения до комнатной температуры. Инфильтрация и проникновение капли Li в литиированный каркас PCP происходит за 2 секунды. (g – i) Процесс смешивания порошка Li и графита при механическом перемешивании, в котором перемешивание играет решающую роль в обеспечении литиирования и равномерного распределения литированного графита в Li.

Затем мы изучили растекание капли Li на предварительно литированном PCP.Предварительное литиирование проводилось путем заливки PCP поверх расплавленного Li _liq для увеличения площади контакта. Сила тяжести и инерции небольшого куска ПХФ, плавающего на вершине большой залежи жидкого металла, была достаточной для разрушения шкалы Li ₂ O / Li ₂ CO ₃ . Как и ожидалось, PCP постепенно стал желтым, и был получен кусок литиированного, но все еще пористого PCP _{, литиированного} (дополнительный фильм 4 и рис. 2d). Измерения XRD подтвердили, что LiC ₆ был основной фазой в литированном PCP (дополнительный рис.7). Затем проводили измерение ACA путем нанесения еще одной капли Li _liq на новую поверхность литиированного PCP . Удивительно, но было обнаружено гораздо меньшее количество ACA по сравнению с исходным PCP. Более того, Li проникал в поры и даже проникал через всю пористую подложку очень быстро, за 2 секунды (рис. 2e и f, и дополнительный ролик 5). Таким образом, все наблюдения подтверждают вывод о том, что ПХФ изменился с литиофобного на суперлитиофильный из-за фазового перехода (C ₆ → LiC ₆ ) и преобладания химически восстанавливающей партии, даже несмотря на то, что морфология основной поверхности LiC ₆ является все еще грубее, чем HOPG.Как свидетельствует результат XPS PCP (дополнительный рис. 8), 10% поверхности было покрыто O-содержащими группами. Некоторые группы поверхностных дефектов наверняка станут нестабильными при U → 0 по сравнению с Li ⁺ / Li и могут быть преобразованы в зависимости от времени. Весь процесс перехода и проникновение Li _liq в PCP _{, литированный} схематически проиллюстрирован на дополнительном рис. 9.

были дополнительно использованы для исследования смачиваемости Li-графита (дополнительный рис.10). При первоначальном нанесении на поверхность Li _liq , как и PCP, графитовые порошки всплывали (рис. 2g), проявляя явную литиофобность. Но при механическом перемешивании чешуйки Li ₂ O / Li ₂ CO ₃ разрушились, и порошок графита постепенно стал ярко-желтым (рис. 2h), а затем порошки литированного графита были всосаны в жидкость Li _. навалом. Таким образом, цвет поверхности последовательно менялся с черного (посыпанный C ₆ ) → ярко-желтый (посыпанный LiC ₆ ) → серебристый (LiC ₆ втянут внутрь, с Li _liq снова наверху, дополнительный рис.11), а порошки литированного графита могут быть равномерно диспергированы в жидком Li (рис. 2i и дополнительный ролик 6), что дополнительно видно с помощью изображений сканирующей электронной микроскопии (SEM) и соответствующего EDX (дополнительный рис. свидетельствует о переходе литиофобность – суперлитиофильность при интеркаляции Li. Напротив, без перемешивания литиирование и диспергирование графитового порошка происходили намного медленнее.

Таким образом, ключом к кажущемуся парадоксальным реакционно-смачивающему поведению является конкуренция между двумя реакциями : восстановление на α-стороне C ₆ → LiC ₆ и соответствующее изменение химического состава поверхности по сравнению с окислительным окислителем на β-стороне Li _liq → Li ₂ O / Li ₂ CO ₃ , в неидеальной среде с окислительными газообразными частицами.Начиная с начального PCP, определенные поверхностные примеси на α-стороне или химические группы могут закреплять контактную линию, вызывая гистерезис контактной линии. (Но эти поверхностные химические группы не бессмертны и должны иметь свои собственные окна электрохимической стабильности, как любые молекулы электролита или солевые анионы [26].) Более медленное распространение Li _liq из-за более «грязных» поверхностей PCP по сравнению с HOPG с большим количеством мест закрепления [28], плюс большее расстояние для покрытия из-за пористой геометрии ПХФ, вызывают конкурирующую реакцию Li _liq → Li ₂ O / Li ₂ CO ₃ , чтобы догнать, образуя непроводящие твердые оксидные чешуйки, покрывающие Li _liq , которые препятствуют дальнейшему распространению и интеркаляции.Отметим, что при ∼225 ° C и U ∼0 В Li _liq и даже литированный ПХФ являются очень восстанавливающими и сверхпривлекательными для мобильных газов O ₂ , CO ₂ . При наличии достаточного времени в практических экспериментах образование оксидных / карбонатных отложений на Li _liq и даже на литированной поверхности PCP составляет . Единственный способ преодолеть такую ​​защиту — это достаточно быстро ворваться Li _liq и полностью вытеснить O ₂ / CO ₂ -содержащую δ (паровую) фазу (определяемую как « Blitzkrieg »).

Чтобы увидеть, как это делается, предположим, что для литиированного ПХФ некоторые поверхностные химические группы электрохимически нестабильны (∼0,1 В по сравнению с E ⁰ _{(Li ⁺ / Li ⁰ )} ) и будут удалены или перенастроены, если субстрат будет достаточно уменьшаться и если свободный электрон сможет туннелировать на поверхность. Это делает LiC ₆ литиофильным (73 °), что позволяет быстро распространять Li _liq , быстро вытесняя окислительные газы и закупоривая поры, поддерживая еще более восстанавливающую среду.И наоборот, успешная защита от окисления замедлит линию соприкосновения и привлечет больше окислительных O ₂ , CO ₂ к линиям соприкосновения и к поверхностям жидкого лития, что еще больше замедлит распространение до тех пор, пока линии не перестанут двигаться на все, в то время как открытые поры газа поддерживают просачивание наружу. Другими словами, и окислительная защита, и снижение динамики атаки « Blitzkrieg » — это самоусиливающиеся . Успешная атака « Blitzkrieg » уменьшит близлежащие волокна до более восстановительного потенциала ( U ∼0 В), чтобы превысить окно термодинамической электрохимической стабильности поверхностных химических групп за счет твердотельной диффузии внутри графита, и скрыть эти группы свободными электронами до того, как мобильные газы O ₂ , CO ₂ смогут войти, чтобы сформировать пассивирующий туннельный барьер, который облегчит будущее Blitzkrieg .Мы также отмечаем, что инфильтрация жидкого металла также значительно улучшает электронную фильтрацию PCP.

В эксперименте с графитовым порошком механическое перемешивание играет решающую роль, так что если чешуйки Li ₂ O / Li ₂ CO ₃ сломаны и чистый Li _liq может войти в настоящий контакт с В порошке графита происходит интеркаляция Li, что приводит к фазовому переходу от C ₆ к LiC ₆ и полному охвату частицы LiC ₆ жидким Li _liq (может произойти, если ACA <90 °), в результате случайное блуждание и однородное распределение частиц LiC ₆ в матрице Li.С другой стороны, без механического перемешивания порошок графита плавает на жидком Li, и интеркаляция происходит довольно медленно.

Подводя итог, в случае углеродистых материалов, мы находим, что с более высоким потенциалом восстанавливающего электрода (более низким U ^α ), более компактной и чистой исходной поверхностью (HOPG), механическим перемешиванием Li _liq который разрушает поверхностный оксид и снижает летучесть P O ₂ , P CO ₂ , способствует литиофильности и может даже вызывать суперлитиофильность.С другой стороны, с более грязной и извилистой исходной поверхностью (PCP), более высоким окислительным исходным потенциалом углеродистой подложки и более высокой летучестью P O ₂ , P CO ₂ способствует очевидной литиофобности.

Эволюция морфологии композита Li – PCP

Приведенные выше фундаментальные знания позволяют нам разработать новый подход к получению автономного композита Li – PCP. Как показано на рис. 3а, кусок металлического лития был прижат к поверхности PCP и помещен на горячую плиту в перчаточном ящике.Мы можем наблюдать значительное изменение цвета PCP с черного на желтый и затем на серый металлик, демонстрируя успешное образование композита LiC ₆ и Li – PCP. Обратите внимание, что, согласно нашему пониманию, механическое прессование и тот факт, что вся деталь вместе сокращается, способствуют прогрессу химически восстанавливающей атаки. Развитие микроструктуры было охарактеризовано с помощью СЭМ. Рисунок 3b подтверждает, что PCP был сделан из одномерных волокон со средним диаметром 5 мкм. Поверхность волокна гладкая, а вся структура высокопористая с пористостью 80%.Такая высокая пористость благоприятна для хранения больших количеств Li _BCC в изготовленном композите Li-PCP, если окислительная защита ‘ Guerrilla warfare ‘ может быть подавлена, а Li _liq может полностью удалить паровую фазу и отключить просачивающиеся поры.

Рис. 3.

Структурная эволюция процесса изготовления композита Li – PCP. (а) Схема взаимодействия между Li и PCP путем налипания части Li на PCP при нагревании.Фотографии и СЭМ-изображения (б) нетронутого ПХФ, (в) литиированного ПХФ, (г) Li @ LiC ₆ структуры с оболочкой и (д) конечного продукта из композита Li-PCP. (f) Схема структурной эволюции графитовых волокон при взаимодействии с Li.

Рис. 3.

Структурная эволюция процесса изготовления композита Li – PCP. (а) Схема взаимодействия между Li и PCP путем налипания части Li на PCP при нагревании. Фотографии и СЭМ-изображения (б) нетронутого ПХФ, (в) литиированного ПХФ, (г) Li @ LiC ₆ структуры с оболочкой и (д) конечного продукта из композита Li-PCP.(f) Схема структурной эволюции графитовых волокон при взаимодействии с Li.

Li начал реагировать с PCP, когда двухслойная структура Li – PCP была помещена на горячую пластину и цвет PCP стал желтым (рис. 3c). Это соответствует образованию LiC ₆ . СЭМ-изображения на рис. 3с показывают, что поверхность волокна стала намного более шероховатой с многочисленными частицами, хотя целое волокно и пористая структура хорошо сохранялись после литирования. По нашему мнению, свежеобразованный LiC ₆ является суперлитиофильным [29].При введении большего количества Li Li начал расти вдоль волокна LiC ₆ , образуя структуру сердцевина-оболочка с волокном LiC ₆ в качестве сердцевины и избыточным Li в качестве оболочки (Li @ LiC ₆ , рис. 3d). . На заключительном этапе Li на верхнем слое был полностью введен в углеродный каркас, и волокна LiC ₆ были встроены в Li, так что волокна стали наполнителями в матрице Li (рис. 3e). На основе всех наблюдений мы предложили механизм процесса композита Li – PCP: Li + PCP → LiC ₆ → Li @ LiC ₆ → Li — PCP с оболочкой с сердечником (рис.3е). Переход от литиофобности к суперлитиофильности ПХФ при литировании объясняется изменением поверхности углерода, когда многие закрепляющие примеси превращаются в более восстановленные (металлические) и менее сильно закрепляющие химические группы. Из-за изменения химического состава поверхности следующая инфильтрация Li может происходить быстро, даже в режиме Blitzkrieg .

Электрохимические характеристики композита Li – PCP

По сравнению с традиционными методами пропитывания или погружения PCP в резервуар с расплавленным Li, новый подход позволяет точно контролировать массовое соотношение Li в композите Li-PCP, что благоприятно для производства в промышленных масштабах.Чтобы исследовать электрохимические характеристики Li – PCP, мы соединили его с различными противоэлектродами. Первая установка использовала Li-PCP в Li / Li симметричных ячейках, где идентичные электроды Li-PCP использовались для сборки плоских элементов в общем карбонатном электролите (1,0 M LiPF ₆ в EC / DMC / EMC = 1: 1: 1 об.), в то время как элементы из литиевой фольги были собраны в качестве контроля. На рисунке 4а показаны типичные профили напряжения симметричных ячеек при 1,0 мА / см ² с фиксированной циклической емкостью 1.0 мАч / см ² . Мы видим, что напряжение гистерезиса контрольной ячейки постепенно увеличивалось от 60 до 200 мВ после 130 циклов, в то время как ячейка Li-PCP оставалась стабильной в течение 200 циклов. На дополнительном рис. 13 сравниваются увеличенные профили напряжения в первом цикле и после 130 циклов, что демонстрирует, что элемент Li-PCP демонстрирует плоские кривые покрытия / снятия покрытия, в то время как контрольный элемент не может. Когда емкость цикла была увеличена до 3,0 мАч / см ² , напряжение на контрольной ячейке начало расходиться только после 45 циклов, в то время как ячейка Li-PCP стабильно циклически повторяла цикл после 100 циклов с немного увеличенным напряжением гистерезиса (дополнительный рис.14). Ячейка Li-PCP также показала более высокую производительность, чем контрольная ячейка (дополнительный рисунок 15). Далее мы сравнили циклические характеристики фольги Li-PCP и чистого Li с емкостью 3 мАч / см ² при 3 мА / см ² , как показано на дополнительном рис. 16. Гистерезис напряжения симметричного ячейка с Li-PCP оставалась стабильной во время циклов, в то время как ячейка с чистой литий-фольгой быстро увеличивалась. Очевидно, что композит Li-PCP имеет лучшую стабильность, чем голая фольга из лития, что согласуется с предыдущими исследованиями [30], согласно которым проводящий углеродный каркас может снизить локальную плотность тока, а стабильная композитная структура благоприятна для решения проблемы изменения объема. выдача при повторном электрохимическом покрытии / зачистке.

Рис. 4.

Электрохимические циклические характеристики Li-PCP электрода. (а) Профили напряжения симметричных ячеек Li – PCP и Li-foil с фиксированной емкостью 1,0 мАч / см ² при 1,0 мА / см ² . (b) Циклические характеристики элементов Li – PCP / NCM и без покрытия Li-foil / NCM при 0,5 ° C. Профили напряжения (в) Li – PCP / NCM и (г) без покрытия Li-foil / NCM при различных циклах. (e) Цифровые изображения большой части электрода Li-PCP и соответствующей ячейки с S / C катодом.(f) Циклическая характеристика карманного элемента Li – PCP / S.

Рис. 4.

Характеристики электрохимического циклирования Li-PCP электрода. (а) Профили напряжения симметричных ячеек Li – PCP и Li-foil с фиксированной емкостью 1,0 мАч / см ² при 1,0 мА / см ² . (b) Циклические характеристики элементов Li – PCP / NCM и без покрытия Li-foil / NCM при 0,5 ° C. Профили напряжения (в) Li – PCP / NCM и (г) без покрытия Li-foil / NCM при различных циклах. (e) Цифровые изображения большой части электрода Li-PCP и соответствующей ячейки с S / C катодом.(f) Циклическая характеристика карманного элемента Li – PCP / S.

Вторая установка заключалась в спаривании Li-PCP с LiNi _0,5 Co _0,2 Mn _0,3 O ₂ (NCM) катодом для сборки полных ячеек (рис. 4b). Контрольные элементы без покрытия Li-foil / NCM и Li-PCP / NCM показывают одинаковую производительность в начале, обеспечивая удельную емкость около 150 мАч / г. Однако чистый Li / NCM элемент выцветал примерно после 40 циклов и демонстрировал падение емкости примерно после 60 циклов. Напротив, элемент Li-PCP / NCM может дать гораздо лучшую стабильность, чем обратимая емкость, поддерживаемая на уровне 130 мАч / г в течение 200 циклов.На рис. 4c видно, что элемент

Li – PCP / NCM показывает аналогичные профили напряжения от 1-го цикла до 200-го цикла и обеспечивает сопоставимые емкости. В отличие от этого, голый элемент Li / NCM дает большую поляризацию напряжения и емкость всего 25 мАч / г после 200 циклов (рис. 4d). Благодаря простому подходу к синтезу был успешно изготовлен большой кусок Li – PCP (5 × 7 см ² , рис. 4д). Была продемонстрирована ячейка карманного типа Li – PCP / Li ₄ Ti ₅ O ₁₂ (LTO), которая демонстрирует долгосрочную стабильность в течение 300 циклов, в то время как контрольная ячейка с металлическим Li без покрытия выцветает примерно через 120 циклов (дополнительный рис.17). Мы также применили большой Li-PCP электрод в соединении пакетной ячейки с серо-углеродным (S / C) катодом. Здесь был собран пакет Li – PCP / S с емкостью ∼3,0 мАч / см ² , который показал довольно стабильную циклическую производительность в течение 60 циклов при 0,5 ° C (рис. 4f). Напротив, чистый элемент Li _BCC / S показывает быстрое снижение емкости (дополнительный рисунок 18). Это доказывает универсальность Li-PCP электрода в различных литий-металлических батареях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, графит является литиофильным по своей природе, если мы позволим субстрату полностью восстановиться (C ₆ → LiC ₆ ) с меньшим разрушением окислителями (воздухом).Это было обнаружено по небольшому количеству ACA капли Li на ВОПГ, быстрой инфильтрации жидкого Li в ПКП и полному покрытию графитового порошка жидким Li после того, как подложка уже полностью литиирована и потенциал падает до 0,05–0,1 В по сравнению с Ли ⁺ / Ли. С другой стороны, если субстрат имеет высокий окислительно-восстановительный потенциал (C ₆ ), участки закрепления на поверхности, усиленные постоянным поступлением новых следовых количеств окислителей, могут полностью препятствовать распространению металлического Li.Таким образом, предполагается, что кажущаяся литиофильность любого субстрата зависит от местного потенциала и парциального давления окружающего пара. Полностью плотный анод из литиево-графитового композитного материала может быть изготовлен с контролируемым соотношением Li / C с использованием простой термической обработки и демонстрирует большую стабильность в полноэлементных батареях по отношению к NCM, LTO, S / C.

МЕТОДЫ

Экспериментальная оценка смачиваемости

Все эксперименты проводились в перчаточном боксе с концентрациями H ₂ O и O ₂ ниже 0.1 промилле. Фольга Li была приобретена у Tianjin Zhongneng Lithium Industry Co., Ltd. Перед проведением эксперимента по смачиванию необходимо удалить примеси лития (в основном Li ₂ O и Li ₂ CO ₃ ). Фольгу Li сначала поместили в контейнер из нержавеющей стали на плите при температуре 225 ° C. После расплавления использовалась пара пинцетов из нержавеющей стали для удаления примесей до тех пор, пока расплавленный Li не стал гладким и не стал блестящим с металлическим блеском. Затем очищенные капли лития переносились на тестовые подложки, которые помещались на электрическую плиту.

Подготовка материалов

PCP был приобретен у Toray Group (Toray paper 30, TGP-H-030). Перед получением литиированного ПХФ ПХФ последовательно промывали разбавленной соляной кислотой, деионизированной водой и этанолом. Затем высушенный PCP помещали на поверхность жидкого лития при 225 ° C и нагревали в течение нескольких минут. Как только PCP стал ярко-желтым, литиированный PCP отделили от жидкого лития.

Для приготовления композита Li – PCP мы удалили примеси из литиевой фольги, а затем вдавили ее в литиевую фольгу в перчаточном боксе.Чистая литиевая фольга была мягкой и гибкой. Таким образом, мы смогли вдавить фольгу в PCP с помощью тефлонового валика. Затем литиевую фольгу / PCP помещали на электрическую плиту (225 ° C). Массовая доля Li в композите Li – PCP составляла ∼ 65% при удельной емкости ∼2000 мАч / г _всего .

Графитовый порошок был приобретен у Shanshan Technology (искусственный графит) без какой-либо дополнительной обработки. Композицию Li – графит – порошок получали смешиванием литиевой фольги и порошка графита в контейнере из нержавеющей стали на горячей плите при 225 ° C.Графитовый порошок сначала становился желтым и постепенно равномерно смешивался с литием при непрерывном перемешивании.

Расчеты ab initio MD были выполнены с использованием теории функционала плотности, реализованной в Vienna ab initio Simulation Package (VASP) [31,32]. Функционал Пердью-Берка-Эрнцерхофа был принят для приближения обобщенного градиента (GGA) [33] к обменно-корреляционному потенциалу.Энергетическая граница была выбрана равной 460 эВ.

Файл кристаллографической информации (CIF) металла Li _BCC был загружен с веб-сайта Materialsproject.com. На основе металлического CIF-файла Li _BCC с помощью Avogadro 1.2.0 [34] была создана суперячейка 3 × 3 × 3, содержащая 54 атома Li, которая затем была преобразована в файл POSCAR с помощью Pymatgen [35] (http: //pymatgen.org). Файл POSCAR с расширенным системным блоком 22,2 × 25,6 × 32 Å использовался в качестве входа VASP, который был достаточно большим, чтобы образовать каплю при вычислении МД.После 1000 шагов МД, выполненных при 1000 K, была построена желаемая капля Li-металла.

CIF графита был загружен с веб-сайта Materialsproject.com, а затем расширен до суперячейки с использованием двухслойного графена (432 атома углерода) и блока моделирования 22,2 × 25,6 × 28 Å. После помещения предварительно приготовленной капли Li-металла поверх двухслойного графена с помощью пакета Pymatgen, система была запущена на 3000 шагов при 500 K для достижения конверсии энергии. Траектории атомов последних 1000 шагов были выгружены в виде файла XYZ, а затем визуализированы с помощью VMD 1.9.3 [36–41], от которого приблизительно измерялся краевой угол.

Для случая Li / LiC ₆ , как показано на дополнительном рис. 3, расчет ab initio MD был проведен таким же образом с заменой двухслойного графена суперячейкой LiC ₆ . (300 атомов C и 50 атомов Li), созданный с использованием того же метода, что и в случае Li / графита. Процесс расчета был таким же, как и в предыдущем случае Li / Graphite.

Характеристика материалов

Сканирующий электронный микроскоп (sigma 300vp; Zeiss, Германия), работающий на 3.0 кВ использовалось для характеристики морфологии. Была принята стратегия защиты, чтобы избежать возможных реакций между чувствительными к воздуху образцами и атмосферной средой, путем герметизации их в герметичном контейнере в перчаточном ящике для передачи в оборудование для сканирующего электронного микроскопа. Рентгенограммы регистрировали на дифрактометре Bruker D8 Advance, оборудованном источником излучения Cu-Ka. XPS-анализ проводился на американском Thermo Fisher Scientific ESCALAB 50Xi для характеристики химического состава поверхности.

Электрохимические измерения

Li / Li были собраны с использованием Li-PCP или голой литиевой фольги в качестве рабочего и противоэлектрода. Электроды LTO получали путем гомогенного смешивания порошка LTO (80 мас.%), Сажи (10 мас.%) И ПВДФ (10 мас.%) В N-метилпирролидоне (NMP). Суспензию наносили на медную фольгу и сушили при 80 ° C в течение ночи. Для электрода NCM порошок NCM523 (90%), технический углерод (5%) и PVDF (5%) были смешаны вместе, а затем нанесены на алюминиевую фольгу и высушены при 80 ° C.Что касается электрода S / C, сера (80%) и технический углерод (20%) сначала были гомогенно смешаны и нагреты в герметичной емкости при 150 ° C. Затем полученную смесь S / C (80%) дополнительно смешивали с сажей (10%) и LA-133 (10%). Суспензию вылили на алюминиевую фольгу и высушили при 50 ° C. Все электроды были дополнительно спрессованы роликом перед нарезкой на круглые диски.

Все монетные ячейки были собраны с помощью стандартного монетного типа CR2025 в перчаточном ящике, наполненном аргоном, с содержанием O ₂ и H ₂ O ниже 0.1 промилле. Нагрузки активной массы электродов NCM и LTO составляют 10 и 15 мг / см ² соответственно. В ячейке с пакетом использовали серный катод с содержанием серы 2,5 мг / см ² . LiPF ₆ в этиленкарбонате (EC) / диметилкарбонате (DMC) / этилметилкарбонате (EMC) (1,0 M; v / v / v = 1: 1: 1) был использован в качестве электролита для Li / Li симметричных ячеек. , Li / LTO и Li / NCM элементы. Бис (трифторметансульфонил) имид лития (LiTFSI) в 1,3-диоксолане (DOL) / 1,2-диметоксиэтане (DME) (1.0 М; v / v = 1: 1) с 2% LiNO ₃ (DoDoChem) использовался в качестве электролита в ячейках Li-S мешочка. Отрицательное / положительное отношение (отношение N / P) в этих полных клетках составляло ~ 3. Эти монетные элементы и карманные элементы подвергались циклическому контролю в тестере многоканальных аккумуляторов Neware (CT-4000).

ФИНАНСИРОВАНИЕ

W.L. и Y.H.H. выражаем признательность за поддержку Национальной программы ключевых исследований и разработок Китая (2018YFB00) и Национального фонда естественных наук Китая (51802224 и 51632001).J.L. благодарит за поддержку Национальный научный фонд США (ECCS-1610806).

ВЗНОС АВТОРА

W.L., J.D., J.L. и Y.H.H. задумал идею для проекта. J.D., W.Y.W. и W.L. подготовили образцы углерода и построили тесты на смачиваемость. Y.H.Z. и J.L. провели теоретические расчеты. J.D. и T.R.W. подготовили электроды Li – PCP, LTO и NCM и провели испытания батареи. Y.X. и С. подготовили серные электроды.J.D., Y.H.Z., W.L., J.L. и Y.H.H. подготовил рукопись.

Заявление о конфликте интересов . Ничего не объявлено.

ССЫЛКИ

Синь

S

Чанг

Z

Чанг

X

Развитие перезаряжаемых литий-металлических батарей на основе реакций конверсии

Natl Sci Rev.

2017

4

54

70

Лин

D

Лю

Y

Cui

Y

Возрождение литий-металлического анода для высокоэнергетических батарей

Nat Nanotech

2017

12

194

206

Тикекар

MD

Чоудхури

S

Tu

Z

Принципы проектирования электролитов и интерфейсов для стабильных литий-металлических батарей

Nat Energy

2016

1

16114

Ли

л

Basu

S

Wang

Y

Самонагревание, вызванное заживлением дендритов лития

Наука

2018

359

1513

6

Чен

л

Вентилятор

X

Ji

X

Высокоэнергетический металлический литий-ионный аккумулятор с литиированным хостом

Джоуль

2019

3

732

44

Чжан

Вт

Zhuang

HL

Fan

L

Синергетический анодный узел «катионно-анионной регуляции» для бездендритных литий-металлических батарей

Sci Adv

2018

4

eaar4410

Лю

F-Q

Wang

W-P

Yin

Y-X

Модернизация традиционного жидкого электролита путем гелеобразования на месте для будущих литий-металлических батарей

Sci Adv

2018

4

eaat5383

Ченг

X-B

Zhang

R

Zhao

C-Z

К безопасному литиево-металлическому аноду в аккумуляторных батареях: обзор

Chem Rev

2017

117

10403

73

Яо

Я

Укрощение металлического лития посредством роста семян

Natl Sci Rev.

2017

4

17

8

Вентилятор

Х

Чен

Л

Бородин

О

Невоспламеняющийся электролит позволяет использовать литий-металлические батареи с агрессивным химическим составом катода

Nat Nanotech

2018

13

715

22

Дин

Ф

Xu

W

Graff

GL

Осаждение лития без дендритов с помощью механизма самовосстановления электростатического экрана

J Am Chem Soc

2013

135

4450

6

Чжэн

Дж

Engelhard

MH

Mei

D

Добавка к электролиту обеспечивает быструю зарядку и стабильную работу литий-металлических батарей

Nat Energy

2017

2

17012

Гао

Я

Чжао

Y

Li

YC

Регулирование межфазной химии с помощью стратегии трансплантации кожи позволяет использовать высокопроизводительные литий-металлические батареи

J Am Chem Soc

2017

139

15288

91

Ян

К-П

Инь

Y-X

Чжан

S-F

Размещение лития в трехмерных токосъемниках с субмикронным каркасом по отношению к анодам из металлического лития с длительным сроком службы

Нац Коммуна

2015

6

8058

Лю

Б

Zhang

J-G

Xu

W

Подвижные литий-металлические батареи

Джоуль

2018

2

833

45

Ян

С

Fu

K

Zhang

Y

Защищенные литий-металлические аноды в аккумуляторах: от жидких до твердых

Adv Mater

2017

29

1701169

Инь

Y-C

Yu

Z-L

Ma

Z-Y

Биологически активная углеродная основа с низкой извилистостью для высокоэффективного литий-металлического анода

Национальная научная редакция

2019

6

247

56

Лин

D

Liu

Y

Liang

Z

Слоистый восстановленный оксид графена с наноразмерными межслоевыми зазорами в качестве стабильной основы для анодов из металлического лития

Nat Nanotech

2016

11

626

32

Мукерджи

R

Thomas

AV

Datta

D

Дефектное покрытие металлического лития внутри пористых графеновых сетей

Нац Коммуна

2014

5

3710

Хуан

S

Тан

L

Наджафабади

HS

Очень гибкая полутрубчатая углеродная пленка для стабильных литий-металлических анодов в высокопроизводительных батареях

Nano Energy

2017

38

504

9

Ниу

С

Pan

H

Xu

W

Самосглаживающийся анод для получения высокоэнергетических литий-металлических батарей в реальных условиях

Nat Nanotechnol

2019

14

594

601

Лян

Z

Lin

D

Zhao

J

Композитный анод из металлического лития путем наплавки лития из расплава в трехмерный проводящий каркас с литиофильным покрытием

Proc Natl Acad Sci USA

2016

113

2862

7

Ван

Дж

Wang

H

Xie

J

Фундаментальные исследования смачивающих свойств жидкого лития

Материал накопителя энергии

2018

14

345

50

De Gennes

PG

Смачивание: статика и динамика

Rev Mod Phys

1985

57

827

63

Хуан

иен

Lo

Y-C

Niu

JJ

Жидкостные насосы Nanowire

Nat Nanotech

2013

8

277

81

Гуденаф

JB

Ким

Y

Проблемы литиевых аккумуляторных батарей

Chem Mater

2010

22

587

603

Новоселов

кс

Гейм

АК

Морозов

СВ

Эффект электрического поля в атомарно тонких углеродных пленках

Наука

2004

306

666

9

Meglio

JMD

Гистерезис краевого угла и взаимодействующие поверхностные дефекты

Europhys Lett

1992

17

607

12

Ши

-П

Li

T

Zhang

R

Литиофильный LiC ₆ слоев на углеродных основах, обеспечивающих стабильный металлический литий анод в рабочих батареях

Adv Mater

2019

31

1807131

Чжан

R

Chen

X

Shen

X

Кораллоидный композитный литиевый анод на основе углеродного волокна для надежных литий-металлических батарей

Джоуль

2018

2

764

77

Kresse

г

Furthmüller

J

Эффективные итерационные схемы для ab initio вычислений полной энергии с использованием базисного набора плоских волн

Phys Rev B

1996

54

11169

86

Kresse

г

Furthmüller

J

Эффективность неэмпирических расчетов полной энергии металлов и полупроводников с использованием базисного набора плоских волн

Comput Mater Sci

1996

6

15

50

Perdew

JP

Burke

K

Ernzerhof

M

Простая аппроксимация обобщенного градиента

Phys Rev Lett

1996

77

3865

8

Ханвелл

MD

Curtis

DE

Lonie

DC

Avogadro: расширенный семантический химический редактор, платформа визуализации и анализа

J Cheminform

2012

4

17

Онг

SP

Richards

WD

Jain

A

Python Materials Genomics (pymatgen): надежная библиотека Python с открытым исходным кодом для анализа материалов

Comput Mater Sci

2013

68

314

9

Хамфри

Вт

Далке

А

Шультен

К

VMD: визуальная молекулярная динамика

J Mol Graph

1996

14

33

8

Камень

JE

Gullingsrud

J

Schulten

K

Система интерактивного моделирования молекулярной динамики

2001

191

4

Серьга

Дж

Wright

D

Luthey-Schulten

Z

Множественное выравнивание белковых структур и последовательностей для VMD

Биоинформатика

2006

22

504

6

Фришман

D

Аргос

П

Присвоение вторичной структуры белка на основе знаний

Белки

1995

23

566

79

Варшней

А

Брукс

FP

Райт

WV

Расчет гладких молекулярных поверхностей

IEEE Comput Grap Appl

1994

14

19

25

Саннер

МФ

Олсон

AJ

Spehner

J-C

Быстрый и надежный расчет молекулярных поверхностей

1995

406

7

Заметки автора

© Автор (ы) 2020. Опубликовано Oxford University Press от имени China Science Publishing & Media Ltd.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

(PDF) Является ли графит литиофобным или литиофильным?

1212 Natl Sci Rev, 2020, Vol.7, № 7 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ СТАТЬЯ

PCP по сравнению с HOPG с большим количеством мест закрепления

[28], плюс большее расстояние до покрытия из-за пористой геометрии

PCP, вызывают конкурирующее повторное действие Liliq → Li2O. / Li2CO3, чтобы наверстать упущенное, образуя

непроводящих твердых оксидных чешуек, покрывающих Liliq, которые

препятствуют дальнейшему распространению и интеркаляции. Мы отмечаем

, что при ∼225 ◦C и U∼0V Li

liq и даже литиированный

PCP очень восстанавливают и суперактивны по отношению к мо-

желчному O2,

2газам CO.По прошествии достаточного времени, в практических экспериментах

cal, образование окалины оксида / карбоната

на Liliq и даже на литированной поверхности PCP

неизбежно. Единственный способ преодолеть такую ​​деформацию

fenseisforLi

жидкости — достаточно быстро ворваться и полностью удалить

содержащую O2 / CO2 δ (паровую) фазу

(обозначенную как «блицкриг»).

Чтобы увидеть, как это делается, предположим, что для

литированного ПХФ некоторые поверхностные химические группы

электрохимически нестабильны (∼0.1 В по сравнению с

E0 (Li + / Li0)) и будет удален или переконфигурирован

, если субстрат будет достаточно уменьшаться и если свободный электрон

сможет туннелировать на поверхность. Это приводит к тому, что

LiC6 сам по себе является литиофильным (73 °), что позволяет

Liliq быстро растекаться, быстро вытесняя окислительные газы

и закупоривая поры, поддерживая даже

более редуцирующей атмосферы. И наоборот, успешная защита от окисления

замедлит линию контакта

и привлечет больше окислительного O2, CO

2 к линиям контакта

и к поверхностям жидкого лития, что еще больше замедлит распространение до линий

больше не двигаются, в то время как открытые газовые поры

поддерживают просачивание наружу.Другими словами,

и окислительная защита, и восстанавливающая «блицкриг»

обратная динамика являются самоусиливающимися. Успешная атака

«Блицкриг» снизит близлежащие Аберы до

— более восстановительный потенциал (U∼0 В), чтобы превысить

окно термодинамической электрохимической стабильности

поверхностных химических групп твердотельным методом. diff-

сливается внутри графита и скрывает эти группы

со свободными электронами до того, как мобильный O2, CO

2gases

сможет войти, чтобы сформировать пассивирующий туннельный барьер

, который облегчит будущий блицкриг.Мы также отмечаем

, что инфильтрация жидким металлом также значительно улучшает электронную фильтрацию PCP

.

В эксперименте с графитовым порошком механическое перемешивание играет решающую роль, так что если накипь

Li2O / Li2CO3 разрушается и чистый Liliq может

вступить в настоящий контакт с графитовым порошком, Li интер-

, что приводит к фазовому переходу от C6

к LiC6 и полному охвату частицы LiC6

Liliq (может произойти, если ACA <90 °), что приводит к дисперсии случайного блуждания

и однородному распределению. частиц LiC6 в матрице Li.С другой стороны,

, без механического перемешивания, графитовый порошок

наносится на жидкий Li, и интеркаляция идет очень медленно.

Подводя итог, в случае углеродистых материалов

мы обнаружили, что с более низким электродным потенциалом

(более низкий Uα), более компактной и

чистой начальной поверхностью (HOPG), механической агитацией

Использование Liliq, которое разрушает поверхностный оксид и снижает летучесть

PO2, PCO2 способствует литиофильности, а

может даже вызывать суперлитиофильное поведение.С другой стороны,

с более грязной и извилистой исходной поверхностью

(PCP), более высоким окислительным исходным потенциалом

углеродистого субстрата и более высокой летучестью PO2, PCO2

способствует очевидной литиофобности.

Эволюция морфологии композита Li – PCP

Фундаментальные знания, приведенные выше, позволяют нам

разработать новый подход к получению автономного композита Li–

PCP. Как показано на рис.3а, кусок металла

Li прижимали к поверхности PCP и помещали

на горячую плиту в перчаточном ящике. Мы можем наблюдать

значительного изменения цвета PCP с черного на желтый —

и затем металлический серый, демонстрируя успешное

образование композита LiC6 и Li – PCP.

Обратите внимание, что, согласно нашему пониманию, механическое прессование

и тот факт, что вся деталь уменьшается в совокупности, способствует прогрессу химического

, уменьшая задержку.Эволюция микроструктуры

была охарактеризована с помощью SEM. Рисунок 3b подтверждает, что

PCP был изготовлен из 1D волокон со средним диаметром

5 мкм. Поверхность e ber гладкая, а вся структура

очень пористая, с пористостью 80%.

Такая высокая пористость благоприятна для хранения больших

количеств LiBCC в изготовленном Li-PCP com-

позите, если окислительная защита «партизанской войны»

может быть подавлена, а Liliq может вытеснить паровую фазу

полностью и закрыть просачивающиеся поры.

Li начал реагировать с PCP, когда двухслойная структура Li–

PCP была помещена на горячую пластину, и

цвет PCP стал желтым (рис. 3c).

соответствует образованию LiC6. СЭМ-изображения

возраста на рис. 3c показывают, что поверхность Фберта стала

намного более шероховатой с многочисленными частицами, хотя целая Фберская и пористая структура

сохранялась

далеко после литирования. Согласно нашему пониманию

, свежеобразованный LiC6 является суперлитиофильным

[29].При добавлении большего количества Li Li начал расти

вдоль LiC6ber, образуя структуру ядро-оболочка

с LiC6ber в качестве ядра и избыточным Li в качестве оболочки

(Li @ LiC6, рис. 3d). На заключительном этапе Li на верхнем слое

был полностью введен в углеродный каркас.

, и LiC6-беры были внедрены в Li, так что

Аберы стали поллерами в матрице Li (рис. 3e). .

На основании всех наблюдений мы предложили механизм

для процесса композита Li – PCP: Li

+ PCP → LiC6 → Li @ LiC6 с сердечниковой оболочкой →

Композит Li – PCP (рис.3е). Переход от литиофобности

к суперлитиофильности PCP после

Загружено с https://academic.oup.com/nsr/article/7/7/1208/5695762 гостем 14 декабря 2020 г.

Тезисы докладов | Лазер

Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 11 по 12 не показаны при предварительном просмотре.

Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 17 по 27 не показаны при предварительном просмотре.

Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 38 по 56 не показаны при предварительном просмотре.

Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 61 по 67 не показаны при предварительном просмотре.

Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 72 по 80 не показаны при предварительном просмотре.

Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 89 по 90 не показаны при предварительном просмотре.

Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 100 по 105 не показаны в этом предварительном просмотре.

Вы читаете бесплатный превью
Страницы со 112 по 126 не показаны при предварительном просмотре.

Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 130 по 134 не показаны в этом предварительном просмотре.

Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 152 по 160 не показаны при предварительном просмотре.

Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 169 по 198 не показаны при предварительном просмотре.

Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 207 по 235 не показаны в этом предварительном просмотре.

Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 244 по 253 не показаны в этом предварительном просмотре.

Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 262 по 263 не показаны в этом предварительном просмотре.

Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 273 по 292 не показаны в этом предварительном просмотре.

Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 297 по 305 не показаны в этом предварительном просмотре.