Coupling Water-Proof Li Anodes with LiOH-Based Cathodes Enables Highly Rechargeable Lithium-Air Batteries Operating in Ambient Air.
Coupling Water-Proof Li Anodes with LiOH-Based Cathodes Enables Highly Rechargeable Lithium-Air Batteries Operating in Ambient Air.
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将防水锂阳极与 LiOH 基阴极耦合，可实现在环境空气中运行的高度可充电锂空气电池
DOI：
10.1002/advs.202103760
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发表时间：
2022-03
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Liu T
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lei J;Gao Z;Tang L;Zhong L;Li J;Zhang Y;Liu T
在环境空气中实现能量密集、高度可充电的非水锂氧电池仍然是一个巨大的挑战，因为典型的高容量正极（Li2O2）和负极（锂金属）的活性材料在空气中不稳定。在此，构建了一种新型锂氧全电池，将由聚环氧乙烷（PEO）/磷酸铝钛锂（LATP）/蜡复合层保护的锂阳极与LiOH基阴极耦合。受保护的锂在空气和水中稳定，并且允许在环境空气下的湿非水电解质中进行可逆、无枝晶的锂剥离/电镀。基于 LiOH 的全电池反应不受空气中水分（湿度高达 99%）的影响，并且比 Li2O2 表现出更好的抗 CO2 污染能力，从长远来看，电化学性能更加一致。目前将受保护的锂阳极与 LiOH 基阴极耦合的方法有望开发出能够在环境大气中运行的长寿命、高能量的锂空气电池。通过将 LiOH 基阴极和具有复合保护层的空气稳定锂阳极耦合，成功演示了直接在周围环境中运行的高度可充电锂空气电池。该系统的主要优点包括：1）出色的电化学稳定性； 2）无锂枝晶； 3）优异的耐湿度（99%）和CO2性能； 4）适用于高湿电解液（高达50vol%）。
Realizing an energy‐dense, highly rechargeable nonaqueous lithium–oxygen battery in ambient air remains a big challenge because the active materials of the typical high‐capacity cathode (Li2O2) and anode (Li metal) are unstable in air. Herein, a novel lithium–oxygen full cell coupling a lithium anode protected by a composite layer of polyethylene oxide (PEO)/lithium aluminum titanium phosphate (LATP)/wax to a LiOH‐based cathode is constructed. The protected lithium is stable in air and water, and permits reversible, dendrite‐free lithium stripping/plating in a wet nonaqueous electrolyte under ambient air. The LiOH‐based full cell reaction is immune to moisture (up to 99% humidity) in air and exhibits a much better resistance to CO2 contamination than Li2O2, resulting in a more consistent electrochemistry in the long term. The current approach of coupling a protected lithium anode with a LiOH‐based cathode holds promise for developing a long‐life, high‐energy lithium–air battery capable of operating in the ambient atmosphere. A highly rechargeable lithium‐air battery operating directly in ambient environment is successfully demonstrated by coupling a LiOH‐based cathode and an air‐stable lithium anode with a composite protective layer. Key advantages of the system include: 1) outstanding electrochemical stability; 2) Li dendrite‐free; 3) superior resistance to humidity (99%) and CO2; 4) being applicable to highly wet electrolytes (up to 50vol%).
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