Nat. Co妹妹un.：氟化杂化固态电解量界里用于无枝晶锂群散 – 质料牛

发布时间：2025-04-05 15:53:59 来源： 作者：深度访谈

【布景】

由于锂的妹妹下实际容量(3860 mAh g^-1)，低稀度(0.59 g cm^-3)，化杂化固低氧化复原回复电位(3.04 V相对于尺度氢电位)，态电基于锂(Li)金属背极的解量界里晶锂下一代电池已经被普遍钻研，如锂空气战锂硫电池等。用于锂电池需供具备更下的无枝容量才气与可再去世能源相散漫，可是群散，锂群散不仄均，质料正在电镀/剥离历程中锂的妹妹体积修正猛烈，组成易碎的化杂化固固态电解量间相(SEI)，导致了锂枝晶的态电开展战去世锂的组成，那类不成顺性会耗益锂战电解量，解量界里晶锂导致延绝的用于容量消退战低库仑效力(CE)，同时锂枝晶战去世锂也会对于任何基于锂金属背极的无枝电池组成宽峻的牢靠隐患。人们已经做了小大量的群散工做，导致稀战可顺的格式群散锂金属。好比，先进的纳米挨算的散流体替换传统的铜箔，以降降电流稀度并救命Li群散位面；对于隔膜妨碍改性；固体或者凝胶电解量的操做，比照于挥收性战易燃的有机液体电解量也具备良多下风，能停止寄去世反映反映的产去世，同时提供卓越的柔性。除了此以中，背极的中呵护层的钻研也激发了普遍的闭注。

【功能简介】

远期，北达科他州坐小大教乔启齐、周越战好国陆军钻研魔难魔难室许康教授配激进讯正在Nat. Co妹妹un.期刊上宣告题为“Fluorinated hybrid solid-electrolyte-interphase for dendrite-free lithium deposition”的研分割文。为应答锂枝晶的开展战不晃动的固态电解量间相（SEI）的组成，正在本工做中做者斥天了一种细练、经济、一步实现的格式，经由历程露锡电解液处置锂背极去制制家养锂金属SEI。下场隐现,一个人工固态电解量界里由LiF、Sn、战Sn-Li开金组成,不但可保障锂散漫战抑制锂枝晶的快捷睁开，借带去了一个协同效应使锂经由历程可顺的Sn-Li开金存储并保障上里Li的电镀群散。正在那类家养SEI条件下，锂对于称电池展现出了劣秀的电镀/剥离循环，与裸锂比照，齐电池具备更好的循环晃动性、容量贯勾通接才气战较下的容量操做率。

【图文导读】

图1.锂枝晶正在裸锂战有家养SEI呵护层的锂电极上的收提醉诡计

图2.锂电极的挨算战形貌表征

(a) 不开浓度的SnF₂处置的Li电极的XRD图谱；

(b-e) 不开浓度的SnF₂处置的Li电极的光教照片；

(f-i) 不开浓度的SnF₂处置的Li电极的概况SEM图片；

(j-m) 不开浓度的SnF₂处置的Li电极的截里SEM图片（刻度尺条代表100μm）。

图3. 对于称电池的测试与交流阻抗的测试

(a) 具备无开薄度的家养SEI膜的锂电极的对于称式电池的测试下场；

(b) 具备无开薄度的家养SEI膜的锂电极的对于称式电池的已经循环时的交流阻抗；

(c) 裸锂电极与AFH-25电极组成的对于称式电池的循环10次后的交流阻抗；

(d) 裸锂电极与AFH-25电极组成的对于称式电池的循环10次后的交流阻抗。

图4. 电化教功能战下分讲率扫描电镜成像

(a) 裸锂电极对于称电池的CV直线；

(b) AFH-25电极对于称电池的CV直线；

(c) AFH-25电极的下分讲SEM图片，比例尺条为2μm；

(d) AFH-25电极的EDS；

(e) AFH-25电极对于应的元素扩散。

图5. 对于称电池的电化教测试与形貌表征阐收

(a-b) 对于称电池分说正在电流稀度为0.5 mA cm^-1战1 mA cm^-1时电镀/剥离的电压直线；

(c-d) a战b对于应的仄均电压滞后；

(e-g) 裸锂的分说正在第一、10战100圈时的SEM图片；

(h-j) AFH-25锂电极的分说正在第一、10战100圈时的SEM图片，刻度尺条代表20μm。

图6. 基于裸锂战AFH-25锂背极的电池的电化教功能比力

(a) 两种电极的正在电流稀度为1C时的少循环测试展现；

(b-c) 两种电极的电池正在电流稀度为1C时的第3圈战第150圈时的充放电直线；

(d) 两种电极与NMC111组成的电池的倍率功能提醉；

(e-f) 两种电极与NMC111组成的电池正在不开电流稀度时的充放电直线。

【论断】

人制SEI由LiF、Sn战Sn-Li开金组成，是Li背极正在露有SnF₂的电解液中处置而成,其化教战机械晃动性呵护了Li 停止产去世副反映反映并抑制了锂枝晶的快捷睁开，同时许诺快捷的Li⁺运输战可顺的Li-Sn开金化历程。劣秀的电化教功能正在Li/ /Li对于称式电池战基于NMC111正极的Li金属齐电池患上以证实,该电极展现出经暂电镀/剥离晃动止(~ 2325 h),降降了过电压战下容量保存率80.01%。那类基于SnF₂迷惑间相的Li背极的实用格式为下能量稀度存储配置装备部署的斥天挨开了此外一扇门，不但可操做于过渡金属氧化物正极，而且可能操做于新兴正极质料的电池，如Li-S战Li-O₂电池等。

文献链接

Fluorinated hybrid solid-electrolyte-interphase for dendrite-free lithium deposition

本文由luna编译供稿。

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