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吳明紅/吳超Infomat：雙界面調(diào)控實(shí)現(xiàn)耐20 mA/cm2的高穩(wěn)定鋰負(fù)極！

不良的鋰枝晶生長(zhǎng)和其他連鎖問題嚴(yán)重困擾著鋰金屬負(fù)極(LMAs)的應(yīng)用。

上海大學(xué)吳明紅、吳超等報(bào)道了與鋰金屬負(fù)極相鄰的雙界面的協(xié)同調(diào)節(jié)可以有效地防止枝晶鋰的生長(zhǎng)，從而顯著提高LMA在高電流密度和高放電深度等惡劣條件下的循環(huán)性能。

圖1 所提出的親鋰底物和疏鋰SEI的協(xié)同效應(yīng)示意圖

首先，對(duì)不同電解質(zhì)體系的綜合比較表明，基于1,2-二甲氧基乙烷(DME)的醚基電解液（1 M LiFSI-DME）可以在沉積鋰的上表面產(chǎn)生疏鋰且堅(jiān)固的SEI鈍化層，其中含有豐富的無(wú)機(jī)成分，尤其是LiF，富含LiF的SEI與其他富含有機(jī)物或易受攻擊的SEI相比，在抑制樹枝狀鋰生長(zhǎng)方面具有卓越的性能。此外，同時(shí)引入的Sb/C微球在集流體上形成了親鋰的下界面，可以有效調(diào)節(jié)沉積鋰的成核行為。

圖2 Li/Cu電池性能及形貌

研究顯示，這種協(xié)同策略能夠顯著改善LMA的電化學(xué)性能，Li/Cu電池在1和3 mA h cm^-2下可以穩(wěn)定地重復(fù)835和329次循環(huán)，并且平均庫(kù)侖效率(CE)高于 99%。

此外，令人驚訝的是，Li||Li對(duì)稱電池甚至可以承受高達(dá)20 mA cm^-2的電流密度。這種對(duì)與金屬鋰相鄰上下界面的輕松協(xié)同調(diào)控可以為先進(jìn)LMA的發(fā)展提供新的見解。

圖3 對(duì)稱電池性能及形貌

Double interface regulation: Toward highly stable lithium metal anode with high utilization. Infomat 2022. DOI:10.1002/inf2.12293

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