Fast Charge–Discharge of LiNi 0.9 Co 0.05 Mn 0.05 Enabled by a Bikitaite‐Infused Separator for Li Metal Batteries

分离器(采油) 材料科学 电解质 纳米孔 电化学 离子电导率 化学工程 金属 离子 储能 多孔性 电导率 极化(电化学) 超级电容器 电化学能量转换 快离子导体 导电体 纳米技术 集电器 离子运输机 热传导 纤维素 电化学储能 纳米孔 热的 离子键合 电阻式触摸屏 电容 水溶液中的金属离子
作者
Isheunesu Phiri,Kennedy Ssendagire,Sun-Yul Ryou
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (54)
标识
DOI:10.1002/adfm.75036
摘要

ABSTRACT Lithium‐metal batteries (LMBs) offer exceptional theoretical energy densities, making them a promising option for next‐generation energy storage. However, their widespread use is hindered by Li dendrite formation and unstable electrode–electrolyte interfaces. Herein, we present a bikitaite‐infused cellulose‐based separator (CBT) designed to regulate Li + ion transport and support stable Li‐metal deposition. The separator combines the mechanical flexibility and porosity of cellulose with the ion‐conductive, nanoporous properties of bikitaite zeolite, forming continuous 3D Li + transport pathways and improving electrolyte wettability. Electrochemical tests reveal a high Li + ion transference number of 0.742 and ionic conductivity (3.45 × 10 − 3 S cm − 1 ), reducing polarization and enhancing charge‐transfer kinetics. Consequently, symmetric Li||Li cells exhibit stable cycling for over 2200 h with low‐voltage hysteresis. In Li||NCM90 full cells, the CBT separator enables excellent rate performance and retains ∼60% capacity after 2500 cycles at 2C/4C rates. It also demonstrates outstanding thermal resilience and electrochemical function at –25°C due to efficient Li + ion desolvation. The findings of this study highlight CBT separators as a scalable, cost‐effective solution to improve the safety and longevity of Li metal batteries.
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