ACS Energy Letters: 借助X射线显微断层成像比较轧制和蒸发锂金属薄膜的纯度

北2北

2022-02-25

    金属锂负极由于具有超高的理论比容量、最低的氧化还原电位和低体积密度等优势而被视为构建新一代高比能储能体系的关键材料。值得注意的是，目前商品化锂箔的厚度通常较厚会使得锂负极的利用率较低且一定程度上牺牲了锂金属电池的能量密度。轧制和蒸发是两种制备超薄锂金属薄膜的方法，但是目前有关这两种方法对于金属锂薄膜纯度的影响的研究相对较少。近日，美国橡树岭国家实验室的Andrew S. Westover和劳伦斯伯克利国家实验室的Nitash P. Balsara等首次利用同步辐射硬X射线显微成像技术对轧制和热蒸发两种方法制备的金属锂薄膜的纯度进行了比较。

本文要点

1） 在过去十几年间有关轧制法生产的金属锂箔的研究中，研究人员发现其表面残留的含C/N/O等元素的杂质，这些杂质被认为是导致锂金属电池失效的关键诱因。在本研究工作中，X射线显微成像数据显示，蒸镀法制备的锂金属薄膜表面的平均杂质浓度为19个颗粒每立方毫米，而轧制法制备的薄膜表面杂质浓度高达1350个颗粒每立方毫米。

2） 研究人员对对热蒸发锂薄膜的内衬底/锂界面和外锂表面进行了进一步分析，结果发现这些界面部位的杂质浓度要比体相高得多。这强调了界面工程在生产高质量锂金属电池中的重要性。

该项研究成果我们表明如果可以避免表面污染就有可能获得没有杂质的锂薄膜，这些杂质可以通过同步辐射硬X射线断层扫描进行检测。

参考文献

Alec S. Ho et al, Comparing the Purity of Rolled versus Evaporated Lithium Metal Films Using X-ray Microtomography, ACS Energy Letters, 2022

DOI: 10.1021/acsenergylett.2c00255

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.2c00255