A “Blockchain” Synergy in Conductive Polymer‐Filled Metal–Organic Frameworks for Dendrite‐Free Li Plating/Stripping with High Coulombic Efficiency

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作者
Yong Ma,Le Wei,Ying He,Xuzhou Yuan,Yanhui Su,Yuting Gu,Xinjian Li,Xiaohui Zhao,Yongze Qin,Qiaoqiao Mu,Yang Peng,Yang Sun,Zhao Deng
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:61 (12) 被引量:61
标识
DOI:10.1002/anie.202116291
摘要

The performance of lithium-metal batteries is severely hampered by uncontrollable dendrite growth and volume expansion on the metal anodes. Inspired by the "blockchain" concept in data mining, here we utilize a conductive polymer-filled metal-organic framework (MOF) as the lithium host, in which polypyrrole (PPy) serves as the "chain" to interlink Li "blocks" stored in the MOF pores. While the N-rich PPy guides fast Li+ infiltration/extrusion and serves as the nucleation sites for isotropic Li growth, the MOF pores compartmentalize bulk Li deposition for 3D matrix Li storage, leading to low-barrier and dendrite-free Li plating/stripping with superb Coulombic efficiency. The as-fabricated lithium-metal anodes operate over 700 cycles at 5 mA cm-2 in symmetric cells, and 800 cycles at 1 C in full cells with a per-cycle capacity loss of only 0.017 %. This work might open a new chapter for Li-metal anode construction by introducing the concept of "blockchain" management of Li plating/stripping.
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