金属锂电池在在锂镀/剥离过程中无限出现的锂枝晶、“死锂”、无限的体积变化和脆弱的固体电解质界面中间相(SEI)严重阻碍了其实际应用。
近日,厦门大学董全峰教授,郑明森教授报道了采用功能化的骨架结构,以磷化铜网为支撑骨架,将锂电镀/剥离网格化为分区效应,从而获得性能优异、具有实际应用意义的理想锂负极。
文章要点
1)这种骨架基锂负极表现出多种功能,具有增强锂亲和力、减缓体积膨胀、改善电流分布、诱导Li+均匀沉积等优点。通过Operando光学动态测试和COMSOL模拟验证,研究人员成功获得了大容量下高度可逆、无枝晶的理想锂负极。
2)实验结果显示,所开发的对称电池在20 mA cm−2的超高电流密度下具有210 mV的低过电位,在50 mAh cm−2的超高面容量下具有长寿命(>1600 h),此外,全电池还具有高循环稳定性(2 C,500次循环)和出色的倍率性能,且极化较低。
在更广阔的应用背景下,这一合理有效的锂复合负极构建策略也有望指导其他碱金属电池(如钠、钾等)关于抑制枝晶生长的研究。
参考文献
Pan Xu, et al, A Lithium-Metal Anode with Ultra-High Areal Capacity (50 mAh cm −2 ) by Gridding Lithium Plating/Stripping, Energy Storage Materials, 2021
DOI: 10.1016/j.ensm.2021.03.010
https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.03.010