Adv Mater:调控界面改善锂沉积动力学实现高性能锂金属电池
纳米技术 纳米 2023-01-16

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Li金属电池通常需要稳定的固态电解质界面,而且Li金属电池能够免于生成枝晶,因此具有下一代能量存储器件前景。

有鉴于此,北京航空航天大学宫勇吉(Yongji Gong)等报道在Cu金属薄膜表面构筑垂直生长的三维Cu2S纳米片阵列。这种Cu2S阵列能够原位生成超薄Cu纳米片阵列,显著的降低局部电流密度以及界面层,并且作为优异的界面相。

本文要点

(1)

Li的沉积方式从三维形式变为平面形式,三维纳米片表面之间的Li2S和二维平面表面的Li在长时间循环过程中能够实现可逆的去除,因此电池能够在1 mA cm-2电流密度实现Li的均匀致密沉积,在10 mAh cm-2能够形成厚度为~53 μm的Li沉积层,这接近理论Li厚度,在不同倍率工作时,Li的沉积都具有可逆的优势。

(2)

当使用醚电解液,能够以高达99.1 %的库伦效率进行1150圈稳定循环;当使用碳酸盐电解液,能够以98.8 %的库伦效率进行300圈电池循环。通过与LiFePO4或NCM811商用电极配合构筑全电池,在较高的电极担载量、非过量的Li、贫电解液、-20 ℃低温等极端的电池工作条件,电池的循环性能都得以显著改善。

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参考文献

Zhilin Yang, Wei Liu, Qian Chen, Xingguo Wang, Weili Zhang, Qiannan Zhang, Jinghan Zuo, Yong Yao, Xiaokang Gu, Kunpeng Si, Kai Liu, Jinliang Wang, Yongji Gong, Ultra-Smooth and Dense Lithium Deposition Toward High-Performance Lithium Metal Batteries, Adv. Mater. 2023

DOI: 10.1002/adma.202210130

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202210130


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