A Sponge-Driven Elastic Interface for Lithium Metal Anodes
A Sponge-Driven Elastic Interface for Lithium Metal Anodes
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用于锂金属阳极的海绵驱动弹性界面
DOI：
10.34133/2019/9129457
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发表时间：
2019-09
期刊：
影响因子：
11
通讯作者：
Yanwu Zhu
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Han Yu;Jian Xie;Na Shu;Fei Pan;Jianglin Ye;Xinyuan Wang;Hong Yuan;Yanwu Zhu
锂（Li）金属是下一代高能量密度电池的一种有前途的阳极，但是在循环时的大的应力波动和不均匀的Li沉积导致Li阳极的高度不稳定的界面。在此，通过在Li和隔板之间插入三聚氰胺海绵来设计Li金属阳极上的弹性界面的简单而容易的工程。在海绵良好弹性的驱动下，改性后的锂阳极在60次循环中保持98.8%的库仑效率，并可在10 mA cm−2下循环250次，两者都具有10 mA h cm−2的高容量。我们证明，海绵可以用来取代传统的聚丙烯作为一个多孔的弹性隔板，显示出上级循环和速率性能以及。除了通过原位压缩电化学测量进一步证实的弹性界面对循环稳定性的效率之外，海绵的多孔结构和极性基团表现出调节Li离子的传输的能力，导致Li的均匀沉积和在循环中抑制Li枝晶。
The lithium (Li) metal is one promising anode for next generation high-energy-density batteries, but the large stress fluctuation and the nonuniform Li deposition upon cycling result in a highly unstable interface of the Li anode. Herein, a simple yet facile engineering of the elastic interface on the Li metal anodes is designed by inserting a melamine sponge between Li and the separator. Driven by the good elasticity of the sponge, the modified Li anode maintains a Coulombic efficiency of 98.8% for 60 cycles and is cyclable at 10 mA cm−2 for 250 cycles, both with a high capacity of 10 mA h cm−2. We demonstrate that the sponge can be used to replace the conventional polypropylene as a porous yet elastic separator, showing superior cycling and rate performance as well. In addition to the efficiency of the elastic interface on the cycling stability, which is further confirmed by an in situ compression-electrochemistry measurement, the porous structure and polar groups of the sponge demonstrate an ability of regulating the transport of Li ions, leading to a uniform deposition of Li and the suppression of Li dendrites in cycling.
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