一种控制锂金属负极水平沉积的锂形核-扩散-生长机制（英文）

作者：俞静; 石凯; 张思伟; 张丹丰; 陈立坤; 李松; 马家宾; 夏和颐; 贺艳兵^*

来源：Science China-Materials, 2021, 64(10): 2409-2420.

严重的锂枝晶生长导致锂金属电池的循环稳定性差、安全隐患大,完全阻碍了其实际应用.本文提出了一种基于Li-Sn/Li3N复合界面层的锂形核-扩散-生长机制,利用两组分的协同作用引导锂的水平沉积,从而抑制锂枝晶的垂直生长以及锂金属与电解液之间的副反应.在锂沉积过程中,亲锂的Li-Sn合金优先捕获Li+在合金位点上形核,同时具有低扩散能垒和高锂离子电导率的Li3N有效地将锂离子传输至形核位点,最终促进锂的横向生长.因此,即使在5 m A cm-2的高电流密度和5 m A h cm-2的大沉积容量下,组装的对称电池也可以稳定循环1600 h.与负载高达8.2 mg cm-2的Li Fe PO4正极组装的电池,在循环1000圈以后,容量保持率为93.4%,远高于未修饰锂片(64.8%).此外,Li-Sn/Li3N修饰的锂负极与Li Ni0.8Co0.1Mn0.1O2正极组装的电池循环稳定性也明显优于未修饰锂片组装的电池.锂成核-扩散-生长机制为解决垂直生长的锂枝晶难题、实现高稳定锂金属电池开辟了一条有前景的途径.

• 单位
  清华大学