Nano Letters: 原子金属催化剂推动的锂原子表面扩散和离域沉积实现超高容量无枝晶锂负极

Nanoyu

2022-08-27

锂（Li）金属负极具有压倒性的容量和低电位，但是遭受枝晶生长和粉化，导致短寿命和低利用率。

近日，中科院苏州纳米所Jian Wang，Hongzhen Lin，清华大学Yuegang Zhang报道了原子金属催化剂可以在降低原子表面扩散的能量势垒以获得高面积容量的无枝晶锂负极方面发挥关键作用。

文章要点

1）在超轻碳纳米纤维纸中嵌入均匀分布的铁、镍原子催化剂（SAFeNi@LNCP），实现了Li原子的表面扩散和横向分布。

2）电化学实验、电子显微镜、飞行时间二次离子质谱仪和理论模拟相结合，验证了活性单原子催化剂（SACs）在推动原子扩散而不生长任何树枝晶方面的重要作用。

3）结果表明，在3 mA h cm⁻²下，修饰锂电极具有较低的过电位（25 mV）、较长的剥离/电镀寿命（900 h）和较高的库仑效率（99.3%）。即使将容量增加到20 mA h cm⁻²，在5 mA cm⁻²时仍然可以获得相当低的50 mV过电位。

研制的“一体式”锂硫全电池具有高循环和高倍率性能，具有很大的实用前景。

参考文献

Jian Wang, et al, Lithium Atom Surface Diffusion and Delocalized Deposition Propelled by Atomic Metal Catalyst toward Ultrahigh-Capacity Dendrite-Free Lithium Anode, Nano Lett., 2022

DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c02611

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c02611