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阿德萊德/上海理工AEM：相間調節(jié)和成核誘導實現(xiàn)高穩(wěn)定鋰金屬負極

金屬鋰具有極高的理論比容量（3860 mAh/g，相當于商業(yè)化鋰電池石墨負極的十倍）和極低的電化學反應電位，是一種極具前景的新一代儲能電池（鋰硫、鋰空、固態(tài)金屬電池等）負極材料。然而，以金屬鋰作為負極存在相互牽制的挑戰(zhàn)，包括充放電過程中的鋰枝晶生長、固態(tài)電解質界面膜不穩(wěn)定性及伴隨的巨大體積變化等，不僅降低電池效率、縮短使用壽命，還帶來不可忽視的安全隱患，長期制約其實際應用。

在此，阿德萊德大學郭再萍、毛建鋒，上海理工大學鄭時有、夏水鑫等人報告了一種新型策略，即通過高度親鋰的In₂O₃修飾多孔支架來強化界面層并同時提供高效活性位點以穩(wěn)定金屬鋰。原位制備的快速離子傳輸 Li₂O界面與高效的Li₁₃In₃?成核誘導相結合，可實現(xiàn)均勻的鋰成核/生長和較高的鋰利用效率。因此，所獲得的改性鋰金屬具有高庫侖效率、超高倍率性能（5 mA cm^-2）和超長壽命循環(huán)耐久性（7975 次）。

此外，已建立的鋰鐵氧電池在 1 C 下可長期循環(huán) 600 次以上，衰減率極低，約為 0.017%/次。具有約 3.89 mAh cm^-2?超高等容量的軟包鈷酸鋰電池也表現(xiàn)出了超長的循環(huán)性能，即使在負極與正極容量（N/P）比約為 1.7，電解液貧化約為 4.9 g Ah^-1?的循環(huán)條件下，其仍能保持極佳的容量。

圖1. 不同鋰沉積下的表面及斷面SEM

總之，該工作證明使用In₂O₃修飾支架通過相間調節(jié)與成核誘導相協(xié)調實現(xiàn)了高度穩(wěn)定的鋰金屬負極。結果顯示，即使在鋰金屬有限的惡劣條件下，具有商業(yè)正極的Li|LFP全電池表現(xiàn)出超過300次循環(huán)的顯著延長的循環(huán)壽命。

此外，Li|LCO軟包電池具有約1000mAh的超高面積容量。即使在有限的鋰金屬（N/P = 約1.7）和貧電解液（約4.9 g Ah^?1）的極端惡劣條件下，其軟包電池仍實現(xiàn)了顯著延長的循環(huán)性能和高容量保持率。因此，該項工作闡明了相間調節(jié)和成核誘導協(xié)同作用的重要性，同時為鋰金屬的實用性鋪平道路。

圖2. 全電池與各種正極耦合的電化學性能

A Highly Stable Practical Li Metal Anode via Interphase Regulation and Nucleation Induction,?Advanced Energy Materials 2024 DOI: 10.1002/aenm.202304407

原創(chuàng)文章，作者：Jenny（小琦），如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2024/03/29/0b10bc227e/

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