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鋰金屬是下一代高能電池最有前途的負極候選之一。然而，鋰粉化和相關(guān)的電接觸損失仍然是重大挑戰(zhàn)。

北京理工大學(xué)陳人杰等人報道了一種抗粉化和高連續(xù)性鋰金屬負極，該負極包含少量固態(tài)電解質(zhì)(SSE)納米顆粒作為保形/犧牲填料和銅(Cu)箔作為支撐集流體，以促進鋰成核并同時防止電極粉化。

圖1 防粉化和高連續(xù)性鋰金屬負極的設(shè)計理念

這種混合負極是通過將SSE與熔融鋰集成，然后涂覆在處理過的Cu集流體上以使用簡便的輥對輥策略形成堅固的鋰電極來實現(xiàn)的。

SSE納米顆粒及其在鋰負極中的犧牲作為良好的鋰離子導(dǎo)體，使鋰離子通量正常化并降低鋰負極的強局部電場，從而消除了鋰金屬負極的異質(zhì)性。結(jié)果，復(fù)合電極在循環(huán)后以二次粒子的形式提供圓形、無裂紋、無枝晶的形貌，不僅大大降低了表面積，而且提高了電極的充放電可逆性。

圖2 采用設(shè)計鋰負極的Li-S電池在醚和碳酸酯電解液中的電化學(xué)性能

混合負極中嵌入的銅集流體不僅增強了機械強度，而且提高了活性鋰絲之間的有效電荷轉(zhuǎn)移，提供了良好的電極結(jié)構(gòu)完整性和電連續(xù)性。因此，在1 mA cm^?2的電流密度下，這種抗粉化和高連續(xù)性的鋰負極在300次循環(huán)中可提供≈99.6%的高平均庫侖效率。

配備該負極的鋰硫電池（元素硫或硫化聚丙烯腈正極）分別在其相應(yīng)的醚基或碳酸酯基電解液中顯示出高容量保持率。該工作首次展示了一種堅固的SSE增強型鋰金屬負極，以減少鋰枝晶危害，同時改善電極連續(xù)性，這對于開發(fā)在運行過程中可能會出現(xiàn)較大體積變化的高能和長周期儲能裝置具有巨大的前景。

圖3 所設(shè)計的鋰負極提高電池性能的機制

An Antipulverization and High-Continuity Lithium Metal Anode for High-Energy Lithium Batteries. Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202105029

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/15/ab5c693a03/

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北理陳人杰AM：一種用于高能鋰電池的抗粉化和高連續(xù)性鋰金屬負極

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