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Langmuir–Blodgett artificial solid-electrolyte interphases for practical lithium metal batteries

阳极 电解质 阴极 材料科学 金属锂 石墨烯 化学工程 锂(药物) 氧化物 金属 插层(化学) 纳米技术 电极 无机化学 化学 冶金 物理化学 医学 工程类 内分泌学
作者
Mun Sek Kim,Ji-Hyun Ryu,Deepika,Young Rok Lim,In Wook Nah,Kwang-Ryeol Lee,Lynden A. Archer,Won Il Cho
出处
期刊:Nature Energy [Springer Nature]
卷期号:3 (10): 889-898 被引量:335
标识
DOI:10.1038/s41560-018-0237-6
摘要

Practical lithium metal batteries require full and reversible utilization of thin metallic Li anodes. This introduces a fundamental challenge concerning how to create solid-electrolyte interphases (SEIs) that are able to regulate interfacial transport and protect the reactive metal, without adding appreciably to the cell mass. Here, we report on physicochemical characteristics of Langmuir–Blodgett artificial SEIs (LBASEIs) created using phosphate-functionalized reduced graphene oxides. We find that LBASEIs not only meet the challenges of stabilizing the Li anode, but can be facilely assembled in a simple, scalable process. The LBASEI derives its effectiveness primarily from its ability to form a durable coating on Li that regulates electromigration at the anode/electrolyte interface. In a first step towards practical cells in which the anode and cathode capacities are matched, we report that it is possible to achieve stable operations in both coin and pouch cells composed of a thin Li anode with the LBASEI and a high-loading intercalation cathode.
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