Engineering Stress‐Potential Coupled Interface on Ultrathin Lithium Anodes Toward 450 Wh Kg −1 ‐Level Long‐Cycling Lithium Metal Batteries

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作者
Shaozhen Huang,tianbao li,Zhangdi Xie,Kun Li,Yuejiao Yang Claudio Migliaresi Danaa Ganbat Jie Chen,Lin Mei,Gui‐Chao Kuang,Zhibin Wu,Y. Zhang,Lin Gu,LiBao Chen
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (10): e19442-e19442 被引量:1
标识
DOI:10.1002/adma.202519442
摘要

Dendrite-free lithium anodes are crucial for developing practical high-energy-density batteries (>400 Wh/kg) with extended cycle life, but conventional interface design lack self-adaptive adjustment against dendrite growth during Li plating. Herein, we obtain a dendrite-free ultrathin Li@FcCHO anode by engineering a stress-responsive nano-interface on lithium strips via a mechanochemical reaction between ferrocene carboxaldehyde (FcCHO) and metallic Li. As proved by in situ Kelvin probe force microscopy and scanning electrochemical microscopy tests, the Li@FcCHO anode shows local potential response to the Li plating stress. Furthermore, density functional theory calculations show that the local surface potential change originates from stress-induced redistribution of anion-pair coordination. The stress-potential coupled interface layers induce uniform and dendrite-free Li deposition beneath the interface by suppressing dendritic Li from capturing Li+ with the extra electric field. As a result, the Li@FcCHO anode exhibits ultralong cycling life over 5000 h under high areal capacity conditions, whilst a practical 452 Wh/kg pouch cell (9 Ah) based on the Li@FcCHO anode can survive over 470 cycles with capacity retention of 85.20%. This work pioneers a stress-potential coupled interface design to advance practical ultrathin Li anodes for next-generation high-energy-density batteries.
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