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陳人杰/趙騰Small：通過(guò)在隔膜上設(shè)計(jì)親鋰碳通道調(diào)節(jié)鋰沉積行為

鋰 (Li) 金屬是下一代高能量密度電池的一種有吸引力的負(fù)極，SEI形成不穩(wěn)定和鋰枝晶生長(zhǎng)不可控的問(wèn)題阻礙了其在高能電池中的實(shí)際應(yīng)用。

在此，北京理工大學(xué)陳人杰教授、趙騰等人受多孔鋰負(fù)極主體設(shè)計(jì)策略的啟發(fā)，通過(guò)在隔膜上構(gòu)建親鋰碳通道以調(diào)節(jié)鋰沉積行為，設(shè)計(jì)的通道是通過(guò)硬模板法制備的立方空腔碳納米片（CNCC）形成的。CNCC受益于以下特點(diǎn)：

1) 連接立方腔可以使Li⁺分布均勻；

2）高比表面積和良好的潤(rùn)濕性可有效降低局部電流密度，實(shí)現(xiàn)致密的鋰沉積；

3）高楊氏模量在機(jī)械上抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)；

4）CNCC的鋰化可以降低鋰吸附的活化能并引導(dǎo)均勻的鋰沉積。

因此，CNCC就像人造SEI膜，完全消除了Li成核過(guò)電位并降低了界面阻抗。

圖1. 基于兩種隔膜的Li|Cu電池的鍍鋰行為對(duì)比

因此，基于CNCC涂層改性隔膜的對(duì)稱(chēng) Li|Li電池在 6 mA cm^-2的電流密度下可循環(huán)2600小時(shí)，面積容量為2 mAh cm^-2。而 Li|Cu電池在2 mA cm^-2和2 mAh cm^-2下循環(huán)時(shí)能達(dá)到98.5% 的平均庫(kù)侖效率，即使在更高的倍率或使用更少的電解液時(shí)也獲得了顯著的優(yōu)異性能。

這些結(jié)果預(yù)示著一種通過(guò)在隔膜上設(shè)計(jì)碳通道來(lái)穩(wěn)定鋰金屬電池的新方法。

圖2. 帶有空白對(duì)照和CNCC改性隔膜的電池恒電流循環(huán)

A Designed Lithiophilic Carbon Channel on Separator to Regulate Lithium Deposition Behavior, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202104390

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