陆盈盈AM：具有柱状沉积特征的锂金属负极，大幅提高全电池库伦效率

newbee

2020-05-11

随着当前锂离子电池中的石墨负极接近其理论能量密度极限，锂金属负极被认为是高比能锂电池的关键技术，因为它具有很高的理论比容量和极低的电化学氧化还原电势。但锂金属负极的库仑效率低被认为是锂金属电池的瓶颈，因为沉积的锂的晶粒尺寸和微观结构会极大地影响锂循环效率。为了应对这一挑战，浙江大学陆盈盈和上海汽车集团Guannan Zhu等人报道了一种增溶剂调节的碳酸盐电解质，它可以实现具有定向柱状形态的锂沉积，具有优异的性能。这项工作表明，锂沉积的晶粒尺寸和微观结构对锂沉积/剥离效率的重要性。

本文要点：

1） 报道了增溶剂调节的碳酸盐电解质可粗化晶粒，引导锂沉积物以定向柱状形态生长。它可以显着增强库伦效率，因为大块锂可以维持电子传导路径，从而可以有效利用锂。

2） 痕量锡（II）作为增溶剂可以提供额外的路易斯酸位点，以配位和溶剂化常规碳酸盐电解质中的NO^3-，而Sn²⁺-NO^3-配位溶剂结构可以显着优化SEI和CEI的组成。

3） 在实际测试中，有限的锂金属负极（45 µm Li，≈9mAh cm^-2）和高质量负载的NMC811正极（16.7 mg cm^-2，3.4 mAh cm^-2）搭配的全电池使用寿命至少延长了12倍。

Weidong Zhang, et al., Colossal Granular Lithium Deposits Enabled by the Grain‐Coarsening Effect for High‐Efficiency Lithium Metal Full Batteries, Adv. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adma.202001740

https://doi.org/10.1002/adma.202001740