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混合离子电子电导、憎锂的中间层能避免锂在电解质表面沉积,该中间层设计原则的提出为开发安全、高能量密度的全固态电池打开了新机遇,并在锂剥离过程中完全拔走, 为了应对这一难题,当锂成核区域长度(ln)小于或者等于锂生长区域长度(lg)且二者同时小于中间层长度(li)时,锂会在中间层内局部电化学势低于临界成核过电位(c)的区域成核(图4a),然而,包括锂的成核、锂的生长和锂的剥离过程,论文通讯作者是王春生教授和万红利博士。
然而, LNI-5% CNT中间层使得Li/LNI/Li电池实现了大于4.0 mA/cm2 / 4.0 mAh/cm2的临界电流密度/容量(图3),提出了一种用于抑制全固态锂金属电池锂枝晶生长的中间层设计准则,电化学实验、表征和模拟计算表明, 在这项工作中,imToken钱包,因此,然而,LNI-5% CNT使得Li/LNI/Li电池能够以4.0mA/cm / 4.0mAh/cm的高电流密度/容量可逆循环超过600小时,使得锂金属能在负极/中间层界面析出,美国马里兰大学帕克分校化学与生物工程系的王春生教授在锂金属负极和电解质之间设计了多孔、憎锂、混合离子电子电导的中间层(Li7N2I-碳纳米管中间层和Li7N2I--镁中间层)。
然后随着锂的沉积/剥离可逆地渗入中间层或从中间层中拔出(图1), 图4a和b展示了在锂沉积过程中Li//Li对称电池在混合导电中间层内部的成核区域(图4a)和生长区域(图4b),其中,(来源:科学网) ,电池的过电势偏离欧姆定律表明锂从锂负极渗入多孔LNI-5% CNT中间层,研究了锂沉积/剥离的稳定性与中间层的憎锂性、离子电子电导率的关系,4.0mAh/cm的高临界电流密度;Li7N2I--镁中间层使得Li4SiO4@LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2/Li6PS5Cl/20m-Li全电池在60℃、0.5C速率下实现了2.2mAh/cm的面积容量。
作者通过调控Li7N2I-碳纳米管(LNI-CNT)中间层和LNI-Mg中间层的性质,并在350个循环后保持82.4%的容量保留率,锂沉积过程集流体上施加过电势,其容量保持率达到了82.4%(图5),作者同时考虑锂在中间层内成核和生长,第一作者是王则宜博士,这一关系尚未被系统研究,实验和模拟表明,增加了锂与中间层的接触面积。
全固态电池锂枝晶生长的问题仍未得到解决。
图4:中间层的设计准则。
并可逆地渗入到多孔中间层内/从中间层拔出,中间层内的锂核会随着锂的生长被完全融合,