Nano silica aerogel-induced formation of an organic/alloy biphasic interfacial layer enables construction of stable high-energy lithium metal batteries

材料科学 锂(药物) 电解质 气凝胶 阴极 阳极 合金 化学工程 法拉第效率 图层(电子) 纳米- 电极 纳米技术 复合材料 化学 医学 物理化学 工程类 内分泌学
作者
Chengwei Ma,Xinyu Zhang,Chengcai Liu,Yuanxing Zhang,Yuanshen Wang,Ling Liu,Zhikun Zhao,Borong Wu,Daobin Mu
出处
期刊:Green Energy & Environment [KeAi]
卷期号:8 (4): 1071-1080 被引量:3
标识
DOI:10.1016/j.gee.2021.12.006
摘要

Lithium metal batteries represent promising candidates for high-energy-density batteries; however, many challenges must still be overcome, e.g., interface instability and dendrite growth. In this work, nano silica aerogel was employed to generate a hybrid film with high lithium ion conductivity (0.6 mS cm−1 at room temperature) via an in situ crosslinking reaction. TOF-SIMS profile analysis has revealed conversion mechanism of hybrid film to Li–Si alloy/LiF biphasic interface layer, suggesting that the Li–Si alloy and LiF-rich interface layer promoted rapid Li+ transport and shielded the Li anodes from corrosive reactions with electrolyte-derived products. When coupled with nickel-cobalt-manganese-based cathodes, the batteries achieve outstanding capacity retention over 1000 cycles at 1C. Additionally the developed film coated on Li enabled high coulombic efficiency (99.5%) after long-term cycling when coupled with S cathodes. Overall, the results presented herein confirm an effective strategy for the development of high-energy batteries.
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