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中南紀(jì)效波/侯紅帥EnSM：N, S共摻雜碳點(diǎn)作為穩(wěn)定鋰金屬負(fù)極沉積的電解液添加劑

鋰金屬負(fù)極由于具有超高的理論比容量和最低的電化學(xué)勢(shì)而被廣泛研究。然而，鋰離子的不均勻沉積容易加速鋰枝晶的出現(xiàn)，這會(huì)阻礙鋰金屬電池的實(shí)際應(yīng)用。

中南大學(xué)紀(jì)效波、侯紅帥等人利用氮、硫共摻雜的碳點(diǎn)（N,S-CDs）作為沉積調(diào)節(jié)的電解液添加劑，以引導(dǎo)鋰離子均勻沉積。

N,S-CDs在常規(guī)醚類電解液中分散良好，并且由于存在大量官能團(tuán)而表現(xiàn)出親鋰性質(zhì)。因此，在鋰沉積過程中，N,S-CDs能夠吸收周圍的Li⁺并進(jìn)一步與 Li⁺共沉積，從而形成均勻的鋰沉積層。

正如預(yù)期的那樣，在0.3 mg/mL N,S-CDs 的存在下，Li|Li對(duì)稱電池在1.0和3.0 mA cm^?2的電流密度下分別實(shí)現(xiàn)了1200 小時(shí)和300 小時(shí)的低極化長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性。

圖1 N,S-CDs對(duì)穩(wěn)定鋰金屬負(fù)極的影響

同時(shí)，含和不含N,S-CDs的電池在Li-S全電池中的容量保持率存在明顯差異。在1.0 C下循環(huán)200次后，N,S-CDs可以將Li-S全電池的容量從491顯著提高到~600 mAh/g。

此外，值得注意的是，N,S-CDs 對(duì)穩(wěn)定鋰金屬負(fù)極的有益作用也首次通過共聚焦激光掃描顯微鏡得到證實(shí)。

圖2 Li|Li對(duì)稱電池中Li⁺沉積的SEM圖像

N, S-Codoped Carbon Dots as Deposition Regulating Electrolyte Additive for Stable Lithium Metal Anode. Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.08.008

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