Anode‐Free Lithium Metal Batteries Based on an Ultrathin and Respirable Interphase Layer

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作者
Yan Wang,Zongtao Qu,Shitao Geng,Meng Liao,Lei Ye,Zulipiya Shadike,Xiaoju Zhao,Shuo Wang,Qiuchen Xu,Bin Yuan,Xiao Zhang,Xiaxin Gao,Xuesong Jiang,Huisheng Peng,Hao Sun
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:135 (27) 被引量:18
标识
DOI:10.1002/ange.202304978
摘要

Abstract Anode‐free lithium (Li) metal batteries are desirable candidates in pursuit of high‐energy‐density batteries. However, their poor cycling performances originated from the unsatisfactory reversibility of Li plating/stripping remains a grand challenge. Here we show a facile and scalable approach to produce high‐performing anode‐free Li metal batteries using a bioinspired and ultrathin (250 nm) interphase layer comprised of triethylamine germanate. The derived tertiary amine and Li x Ge alloy showed enhanced adsorption energy that significantly promoted Li‐ion adsorption, nucleation and deposition, contributing to a reversible expansion/shrinkage process upon Li plating/stripping. Impressive Li plating/stripping Coulombic efficiencies (CEs) of ≈99.3 % were achieved for 250 cycles in Li/Cu cells. In addition, the anode‐free LiFePO 4 full batteries demonstrated maximal energy and power densities of 527 Wh kg −1 and 1554 W kg −1 , respectively, and remarkable cycling stability (over 250 cycles with an average CE of 99.4 %) at a practical areal capacity of ≈3 mAh cm −2 , the highest among state‐of‐the‐art anode‐free LiFePO 4 batteries. Our ultrathin and respirable interphase layer presents a promising way to fully unlock large‐scale production of anode‐free batteries.
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