Сверхбыстрое осаждение ограненных литиевых многогранников за счет опережения образования SEI

Nature, том 620, страницы 86–91 (2023 г.) Процитировать эту статью

30 Альтметрика

Подробности о метриках

Электроосаждение металлического лития (Li) имеет решающее значение для батарей высокой энергии1. Однако одновременное образование поверхностной коррозионной пленки, называемой межфазной границей твердого электролита (SEI)2, усложняет процесс осаждения, что лежит в основе нашего плохого понимания электроосаждения металлов Li. Здесь мы разделяем эти два взаимосвязанных процесса, опережая образование SEI при сверхбыстрых плотностях тока осаждения3, а также избегая ограничений массопереноса. Используя криогенную электронную микроскопию4,5,6,7, мы обнаружили, что собственная морфология осаждения металлического лития представляет собой ромбический додекаэдр, который удивительно не зависит от химического состава электролита или подложки токосъемника. В архитектуре типа «таблетка» эти ромбические додекаэдры демонстрируют почти точечное контактное соединение с токосъемником, что может ускорить образование неактивного лития8. Мы предлагаем протокол импульсного тока, который преодолевает этот режим отказа за счет использования ромбических додекаэдров лития в качестве зародышей зародышеобразования, обеспечивая последующий рост плотного лития, что улучшает производительность батареи по сравнению с базовым уровнем. Хотя в прошлых исследованиях осаждение лития и образование SEI всегда были тесно связаны, наш экспериментальный подход открывает новые возможности фундаментального понимания этих процессов, отделенных друг от друга, и дает новые идеи для разработки более совершенных батарей.

Это предварительный просмотр контента подписки, доступ через ваше учреждение.

Доступ к журналу Nature и 54 другим журналам Nature Portfolio.

Приобретите Nature+, нашу выгодную подписку с онлайн-доступом.

29,99 долларов США / 30 дней

отменить в любое время

Подпишитесь на этот журнал

Получите 51 печатный выпуск и онлайн-доступ.

199,00 долларов США в год

всего $3,90 за выпуск

Возьмите напрокат или купите эту статью

Цены варьируются в зависимости от типа статьи

от$1,95

до $39,95

Цены могут зависеть от местных налогов, которые рассчитываются во время оформления заказа.

Данные, подтверждающие выводы этого исследования, можно получить у соответствующего автора по обоснованному запросу.

Лю Б., Чжан Ж.-Г. И Сюй, В. Развитие литий-металлических батарей. Джоуль 2, 833–845 (2018).

Статья в Академии CAS Google

Пелед Э. Электрохимическое поведение щелочных и щелочноземельных металлов в неводных аккумуляторных системах — межфазная модель твердого электролита. Дж. Электрохим. Соц. 126, 2047–2051 (1979).

Статья CAS ADS Google Scholar

Бойл, Д.Т. и др. Переходная вольтамперометрия с ультрамикроэлектродами позволяет выявить кинетику переноса электронов на литий-металлических анодах. ACS Energy Lett. 5, 701–709 (2020).

Статья в Академии CAS Google

Ли, Ю. и др. Атомная структура чувствительных аккумуляторных материалов и интерфейсов, выявленная с помощью криоэлектронной микроскопии. Наука 358, 506–510 (2017).

Статья CAS PubMed ADS Google Scholar

Ли, Ю. и др. Корреляционная структура и функция межфазных соединений батареи при атомном разрешении с использованием криоэлектронной микроскопии. Джоуль 2, 2167–2177 (2018).

Статья в Академии CAS Google

Ли, Ю., Ли, Ю. и Цуй, Ю. Катализатор: как крио-ЭМ влияет на разработку батарей следующего поколения. Хим. 4, 2250–2252 (2018).

Статья в Академии CAS Google

Чжан Э. и др. Расширение набора инструментов криогенной электронной микроскопии для выявления различных классов межфазной фазы твердого электролита аккумулятора. iScience 25, 105689 (2022).

Статья CAS PubMed PubMed Central ADS Google Scholar

Фанг С. и др. Количественное определение неактивного лития в литий-металлических батареях. Природа 572, 511–515 (2019).