严重的锂枝晶生长导致锂金属电池的循环稳定性差、安全隐患大,完全阻碍了其实际应用.本文提出了一种基于Li-Sn/Li_(3)N复合界面层的锂形核-扩散-生长机制,利用两组分的协同作用引导锂的水平沉积,从而抑制锂枝晶的垂直生长以及锂金属与...严重的锂枝晶生长导致锂金属电池的循环稳定性差、安全隐患大,完全阻碍了其实际应用.本文提出了一种基于Li-Sn/Li_(3)N复合界面层的锂形核-扩散-生长机制,利用两组分的协同作用引导锂的水平沉积,从而抑制锂枝晶的垂直生长以及锂金属与电解液之间的副反应.在锂沉积过程中,亲锂的Li-Sn合金优先捕获Li+在合金位点上形核,同时具有低扩散能垒和高锂离子电导率的Li_(3)N有效地将锂离子传输至形核位点,最终促进锂的横向生长.因此,即使在5 m A cm^(-2)的高电流密度和5 m A h cm^(-2)的大沉积容量下,组装的对称电池也可以稳定循环1600 h.与负载高达8.2 mg cm^(-2)的Li Fe PO_(4)正极组装的电池,在循环1000圈以后,容量保持率为93.4%,远高于未修饰锂片(64.8%).此外,Li-Sn/Li_(3)N修饰的锂负极与Li Ni_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)正极组装的电池循环稳定性也明显优于未修饰锂片组装的电池.锂成核-扩散-生长机制为解决垂直生长的锂枝晶难题、实现高稳定锂金属电池开辟了一条有前景的途径.展开更多
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文摘严重的锂枝晶生长导致锂金属电池的循环稳定性差、安全隐患大,完全阻碍了其实际应用.本文提出了一种基于Li-Sn/Li_(3)N复合界面层的锂形核-扩散-生长机制,利用两组分的协同作用引导锂的水平沉积,从而抑制锂枝晶的垂直生长以及锂金属与电解液之间的副反应.在锂沉积过程中,亲锂的Li-Sn合金优先捕获Li+在合金位点上形核,同时具有低扩散能垒和高锂离子电导率的Li_(3)N有效地将锂离子传输至形核位点,最终促进锂的横向生长.因此,即使在5 m A cm^(-2)的高电流密度和5 m A h cm^(-2)的大沉积容量下,组装的对称电池也可以稳定循环1600 h.与负载高达8.2 mg cm^(-2)的Li Fe PO_(4)正极组装的电池,在循环1000圈以后,容量保持率为93.4%,远高于未修饰锂片(64.8%).此外,Li-Sn/Li_(3)N修饰的锂负极与Li Ni_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)正极组装的电池循环稳定性也明显优于未修饰锂片组装的电池.锂成核-扩散-生长机制为解决垂直生长的锂枝晶难题、实现高稳定锂金属电池开辟了一条有前景的途径.
