Work‐Function‐Induced Interfacial Electron/Ion Transport in Carbon Hosts toward Dendrite‐Free Lithium Metal Anodes

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作者
Yu‐Shuai Feng,Yun‐Nuo Li,Pei Wang,Zhanhu Guo,Feifei Cao,Huan Ye
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:62 (44) 被引量:55
标识
DOI:10.1002/anie.202310132
摘要

Coupled electron/ion transport is a decisive feature of Li plating/stripping, wherein the compatibility of electron/ion transport rates determines the morphology of deposited Li. Local Li+ hotspots form due to inhomogeneous interfacial charge transfer and lead to uncontrolled Li deposition, which decreases the Li utilization rate and safety of Li metal anodes. Herein, we report a method to obtain dendrite-free Li metal anodes by driving electron pumping and accumulating and boosting Li ion diffusion by tuning the work function of a carbon host using cobalt-containing catalysts. The results reveal that increasing the work function provides an electron deviation from C to Co, and electron-rich Co shows favorable binding to Li+ . The Co catalysts boost Li+ diffusion on the carbon fiber scaffolds without local aggregation by reducing the Li+ migration barrier. The as-obtained dendrite-free Li metal anode exhibits a Coulombic efficiency of 99.0 %, a cycle life of over 2000 h, a Li utilization rate of 50 %, and a capacity retention of 83.4 % after 130 cycles in pouch cells at a negative/positive capacity ratio of 2.5. These findings provide a novel strategy to stabilize Li metal by regulating the work function of materials using electrocatalysts.
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