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北理黃佳琦AEM: 解讀主體材料電導(dǎo)率對復(fù)合鋰金屬負(fù)極鋰沉積的影響

由于不受控制的鋰沉積和大的體積波動，鋰金屬負(fù)極表現(xiàn)出較差的循環(huán)穩(wěn)定性，具有3D主體的復(fù)合鋰金屬負(fù)極顯示出穩(wěn)定的鋰沉積。

然而主體材料的優(yōu)勢是通過各種參數(shù)的共同作用來實(shí)現(xiàn)的，單一參數(shù)對鋰沉積的影響是未知的，這阻礙了主體材料的合理設(shè)計(jì)。

在此，北京理工大學(xué)黃佳琦教授等人展示了一種解耦方法，以深刻解讀主體材料的電導(dǎo)率對鋰沉積行為的影響。作者通過在導(dǎo)電主體表面巧妙地原位形成幾十納米厚的聚合物涂層來調(diào)節(jié)主體的電導(dǎo)率，同時保持其他參數(shù)幾乎不變，從而達(dá)到將電導(dǎo)率的作用與其他參數(shù)解耦的目的。

圖1. 不同主體材料上鋰沉積的形態(tài)

結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，作者采用銅網(wǎng)（CM）和碳纖維（CF）兩種典型主體進(jìn)行定量分析，結(jié)果證明主體的電導(dǎo)率顯著決定了主體附近的電勢分布，然后是鋰離子的傳輸，從而調(diào)節(jié)鋰沉積。

具有高導(dǎo)電性的主體明顯提高了多種實(shí)用電池系統(tǒng)的循環(huán)性能，優(yōu)于導(dǎo)電性較差的主體。這種解耦方法提供了一種探索單個參數(shù)在主體中的作用的新方法，為鋰金屬負(fù)極主體材料的合理設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

圖2. 各種含鋰復(fù)合負(fù)極上鋰沉積的光學(xué)圖像

Deciphering the Effect of Electrical Conductivity of Hosts on Lithium Deposition in Composite Lithium Metal Anodes. Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202101654

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