Synergistic Coupling of Host and Electrolyte Achieving 1270 Wh L −1 in Anode‐Free Lithium Metal Batteries

电解质 材料科学 法拉第效率 锂(药物) 相间 能量密度 堆栈(抽象数据类型) 联轴节(管道) 储能 化学工程 金属锂 金属 寄主(生物学) 电流密度 纳米技术 无机化学 阳极 电极 比能量 环境压力
作者
Dong‐Yeob Han,Saehun Kim,Junsu Son,Sang‐Won Lee,Sung‐Jin Cho,Donghyun Lee,Ji-Yoon Lee,Tae Kyung Lee,Nam‐Soon Choi,Soojin Park
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (14): e15906-e15906 被引量:12
标识
DOI:10.1002/adma.202515906
摘要

Abstract Anode‐free lithium metal batteries (LMBs) represent a promising avenue for maximizing energy density by eliminating excess lithium (Li), yet their practical implementation is impeded by limited Li reversibility and pronounced interfacial instability. Herein, a synergistic coupling strategy is reported that integrates a highly reversible host (RH) with a rationally designed, carbonate‐rich electrolyte (DEL) to concurrently address these fundamental challenges. The RH spontaneously induces the formation of a robust Li 2 O‐ and Li 3 N‐rich solid electrolyte interphase via electron transfer, which effectively accommodates Li volume changes and suppresses dendritic growth. Complementarily, DEL, composed of commercially available salts, solvents, and additives, establishes stable electrode‐electrolyte interphases at both electrodes. Coin‐type anode‐free full cells employing the RH‐DEL configuration achieve an average Coulombic efficiency of 99.6% and 81.9% capacity retention after 100 cycles at 4.6 mAh cm −2 and 2.3 mA cm −2 . Stacked pouch‐type full cells further deliver a record volumetric energy density of 1270 Wh L −1 (including packaging) under lean electrolyte (E/C = 2.5 g Ah −1 ) and a low stack pressure (≈20 kPa). This synergistic approach delineates a practical pathway toward high‐energy, long‐life anode‐free LMBs for advanced energy storage systems.
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