上圖a顯示了在1 mA cm-2的電流密度下對(duì)稱電池的循環(huán)性能和電壓滯后現(xiàn)象。對(duì)于鋰箔來(lái)說(shuō)，200圈之后鋰枝晶生長(zhǎng)和SEI層的不穩(wěn)定使得過(guò)電位增加，而鉬網(wǎng)/鋰金屬電極過(guò)電位保持穩(wěn)定。對(duì)稱電池循環(huán)性能結(jié)果表明鉬網(wǎng)/鋰金屬電極具有更低的過(guò)電位以及更小的內(nèi)阻。?
鉬網(wǎng)/鋰金屬電極的鋰脫出/沉積行為研究
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在不同容量的沉積/脫出過(guò)程中進(jìn)一步研究了電極的形貌，如上圖所示。當(dāng)1 mAh cm?2鋰被脫出時(shí)(圖b)，鉬骨架之間的鋰的背面變得粗糙。當(dāng)脫出容量增加到6 mAh cm?2時(shí)，可以在鋰上觀察到裂紋(圖d)。這些裂縫大部分位于鉬網(wǎng)骨架附近的區(qū)域。這是因?yàn)殂f網(wǎng)的高電子導(dǎo)電性，導(dǎo)致鋰從這些位置優(yōu)先脫出。另一方面，當(dāng)鋰脫出容量從1增加到6mAh cm?2時(shí)，MLF電極的頂部表面形貌沒(méi)有明顯變化(圖g-l)。這應(yīng)該歸因于MLF電極表面穩(wěn)定致密的氧化層。
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作者采用COMSOL多物理方法模擬電極背面的電流密度分布。建立了二維鉬網(wǎng)的截面模型。仿真結(jié)果表明，在電流密度為10 mA cm?2的情況下，更多的鋰離子聚集在交聯(lián)結(jié)構(gòu)的突起周圍(紅色區(qū)域)。同時(shí)鉬網(wǎng)的柔性和多孔結(jié)構(gòu)可以減輕電極在循環(huán)過(guò)程中的體積變化，提高電極的機(jī)械耐久性。因此鉬網(wǎng)/鋰金屬電極在沒(méi)有形成枝晶的情況下實(shí)現(xiàn)了高循環(huán)穩(wěn)定性。
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