刘俊Nature Nanotech.: 自平滑锂金属负极助力高能锂金属电池

Yolerz

2019-04-30

尽管为稳定锂金属负极和防止枝晶形成做出了相当大的努力，但在实际条件下实现高能锂金属电池的长循环寿命仍然是非常困难的。

西北太平洋国家实验室刘俊课题组使用胺官能化的3D中孔碳纤维为高能锂金属电池LMB提供稳定的Li-C负极。Li金属与碳材料上官能团之间的强相互作用有利于均匀的Li沉积和Li在孔和空腔中的优先成核，这在循环中产生可逆的和“自平滑的”Li沉积。早期阶段观察到的粗糙电极表面逐渐平滑，这与常规的在平坦Li金属上生成大的Li枝晶形成了对比。将该薄的Li-C负极与高镍含量的镍镍锰钴氧化物正极结合构建Li金属全电池（单电池级），可以得到350-380 Wh kg-1（所有活性和非活性组分）的电池级能量密度和稳定的循环寿命（多于200个循环）。这些性能是在高能锂金属电池所需的实际条件下实现的：正极负载≥4.0 mAhcm^-2，负极与正极容量比≤2，电解质重量与正极容量比E/C≤3 gAh^-1。

Chaojiang Niu, Huilin Pan, Wu Xu, Jie Xiao, Ji-Guang Zhang, Langli Luo, Chongmin Wang, Donghai Mei, Jiashen Meng, Xuanpeng Wang, Ziang Liu, Liqiang Mai, Jun Liu, Self-smoothing anode for achieving high-energy lithium metal batteries under realistic conditions. Nature Nanotechnology, 2019.

DOI: 10.1038/s41565-019-0427-9

https://www.nature.com/articles/s41565-019-0427-9