固态电解质与锂金属负极和最先进的(SOA)正极材料的耦合是开发具有高能量密度(> 1000 Wh L-1)的内在安全电池的最有效途径。然而,使用可扩展工艺将金属Li与固体电解质集成在一起不仅具有挑战性,而且由于SOA正极已完全锂化,因此增加了多余的体积。
近日,美国密歇根大学安娜堡分校Jeff Sakamoto报道了使用Li7La3Zr2O12(LLZO)电解质制造“无锂”电池的潜力。
文章要点
1)锂金属的商用容量(≥3 mAh cm−2)可以与当前最先进的锂离子电极相媲美,既可以电镀,也可以从LLZO/CC界面剥离。
2)基于电化学结果和锂金属的电镀行为,研究人员提出了一个考虑界面力的简单模型,用于耦合界面力学和电化学形核行为。此外,还测量了CC和LLZO之间的粘附功,用于揭示过电位与成核能之间的关系。进而展示了圣杯负极,纯净的,原位形成的锂,不依赖于中间层。
3)研究人员在对称电池中评估了电沉积锂作为锂金属负极的性能,以及与最先进的正极材料耦合时的性能。
这一结果促进了对固-固界面材料相互作用的进一步理解,同时也证明了制造“无锂”全固态电池的可行性。
Wang, M.J., Carmona, E., Gupta, A. et al. Enabling “lithium-free” manufacturing of pure lithium metal solid-state batteries through in situ plating. Nat Commun 11, 5201 (2020)
DOI:10.1038/s41467-020-19004-4
https://doi.org/10.1038/s41467-020-19004-4