Stable Anode‐Free All‐Solid‐State Lithium Battery through Tuned Metal Wetting on the Copper Current Collector

材料科学 集电器 阳极 电解质 法拉第效率 阴极 成核 润湿 化学工程 电池(电) 电极 合金 复合材料 冶金 化学 物理化学 功率(物理) 工程类 物理 有机化学 量子力学
作者
Yixian Wang,Yijie Liu,Mai Nguyen,Jae‐Young Cho,Naman Katyal,Bairav S. Vishnugopi,Hongchang Hao,Ruyi Fang,Nan Wu,Pengcheng Liu,Partha P. Mukherjee,Jagjit Nanda,Graeme Henkelman,John Watt,David Mitlin
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:35 (8): e2206762-e2206762 被引量:103
标识
DOI:10.1002/adma.202206762
摘要

Abstract A stable anode‐free all‐solid‐state battery (AF‐ASSB) with sulfide‐based solid‐electrolyte (SE) (argyrodite Li 6 PS 5 Cl) is achieved by tuning wetting of lithium metal on “empty” copper current‐collector. Lithiophilic 1 µm Li 2 Te is synthesized by exposing the collector to tellurium vapor, followed by in situ Li activation during the first charge. The Li 2 Te significantly reduces the electrodeposition/electrodissolution overpotentials and improves Coulombic efficiency (CE). During continuous electrodeposition experiments using half‐cells (1 mA cm −2 ), the accumulated thickness of electrodeposited Li on Li 2 Te–Cu is more than 70 µm, which is the thickness of the Li foil counter‐electrode. Full AF‐ASSB with NMC811 cathode delivers an initial CE of 83% at 0.2C, with a cycling CE above 99%. Cryogenic focused ion beam (Cryo‐FIB) sectioning demonstrates uniform electrodeposited metal microstructure, with no signs of voids or dendrites at the collector‐SE interface. Electrodissolution is uniform and complete, with Li 2 Te remaining structurally stable and adherent. By contrast, an unmodified Cu current‐collector promotes inhomogeneous Li electrodeposition/electrodissolution, electrochemically inactive “dead metal,” dendrites that extend into SE, and thick non‐uniform solid electrolyte interphase (SEI) interspersed with pores. Density functional theory (DFT) and mesoscale calculations provide complementary insight regarding nucleation‐growth behavior. Unlike conventional liquid‐electrolyte metal batteries, the role of current collector/support lithiophilicity has not been explored for emerging AF‐ASSBs.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
于早上完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
xiaolin发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
研友_VZG7GZ应助T1aNer299采纳,获得10
3秒前
4秒前
成就大白菜真实的钥匙完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
霸气映之完成签到,获得积分10
5秒前
aaa森森发布了新的文献求助10
5秒前
Theo完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
L2完成签到,获得积分20
7秒前
今后应助冥土采纳,获得10
7秒前
赘婿应助ZhangYy4394采纳,获得10
7秒前
8秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
9秒前
L2发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
未何发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
17876581310完成签到 ,获得积分10
11秒前
周再睡完成签到,获得积分20
11秒前
kk发布了新的文献求助10
11秒前
UU发布了新的文献求助10
12秒前
lizhiqian2024发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
13秒前
卡住叻完成签到 ,获得积分10
13秒前
faith完成签到,获得积分20
13秒前
13秒前
14秒前
14秒前
14秒前
unicornmed完成签到,获得积分10
15秒前
Hello应助2Rui采纳,获得10
15秒前
橙梨苹完成签到,获得积分10
15秒前
上将军顺发布了新的文献求助10
17秒前
zjm发布了新的文献求助10
17秒前
高分求助中
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 40000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Ägyptische Geschichte der 21.–30. Dynastie 2500
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
从k到英国情人 1500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5745156
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5424199
关于积分的说明 15352128
捐赠科研通 4885285
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2626465
邀请新用户注册赠送积分活动 1575189
关于科研通互助平台的介绍 1531916