In situ formation of a lithiophilic surface on 3D current collectors to regulate lithium nucleation and growth for dendrite-free lithium metal anodes

成核 金属锂 枝晶(数学) 阳极 锂(药物) 原位 材料科学 电流(流体) 金属 集电器 化学工程 化学 电极 冶金 电解质 生物 热力学 物理化学 内分泌学 有机化学 工程类 物理 数学 几何学
作者
Yanchao Fan,Jianping Liao,Dexin Luo,Yutong Huang,Feng Sun,Junmin Nan
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:453: 139903-139903 被引量:16
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.139903
摘要

• A lithiophilic current collector is constructed by electrochemical deposition. • Experiments and DFT calculations reveal the Li deposition behaviors. • The growth of Li dendrites is effectively inhibited. • The full cells exhibit excellent cycling stability at high rate. As the most promising anode material for lithium batteries, lithium metal faces rigorous challenges such as uncontrollable Li dendrite growth and safety risks, which hinder its practical applications. Herein, a uniform indium layer-decorated Ni foam is constructed as a three-dimensional current collector by electroplating to understand the effects of different substrates on the Li deposition morphology and electrochemical performance and to explore the mechanism for Li dendrite growth. The results indicate that an In 3 Li 13 alloy layer is formed by an alloying reaction, which provides abundant nucleation sites for uniform Li deposition. Both simulations and experiments demonstrate that Li ions tend to deposit on the In 3 Li 13 substrate rather than the Li nucleus, while they prefer to plate onto Li particles rather than onto the Ni substrate. Benefiting from the strong interaction, the In 3 Li 13 substrate shows dispersed Li deposition behavior with a grain-like shape, which is different from the severe dendrite formation of bare Ni substrate. As a result, the In 3 Li 13 @NF electrode delivers an enhanced Coulombic efficiency of 97.4% for 300 cycles even under a severe cycling condition of 2 mA cm -2 , and the Li-In 3 Li 13 @NF anode presents increased cycling stability in symmetric cells. Impressively, the Li-In 3 Li 13 @NF//LiFePO 4 full cell delivers a remarkable capacity retention of 82.8% for 1000 cycles at 2 C. This work not only sheds light on the growth mechanism for Li dendrites but also provides a new strategy to develop high-energy density lithium metal batteries.
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
詹军完成签到,获得积分10
1秒前
抹缇卡完成签到 ,获得积分10
3秒前
10秒前
timick发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
机智的曼易完成签到 ,获得积分10
16秒前
神勇友灵完成签到,获得积分10
23秒前
36秒前
jlwang发布了新的文献求助10
39秒前
现代元灵完成签到 ,获得积分10
42秒前
wxnice完成签到,获得积分10
42秒前
lnze完成签到 ,获得积分10
44秒前
大胆的尔容完成签到 ,获得积分20
46秒前
高高完成签到 ,获得积分10
48秒前
timick完成签到,获得积分10
49秒前
小刘恨香菜完成签到 ,获得积分10
57秒前
科目三应助duonicola采纳,获得10
1分钟前
米夏完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
LS-GENIUS完成签到,获得积分10
1分钟前
ABEDO发布了新的文献求助10
1分钟前
CC完成签到,获得积分10
1分钟前
nav完成签到 ,获得积分20
1分钟前
激昂的背包完成签到 ,获得积分10
1分钟前
majf完成签到 ,获得积分10
1分钟前
菜的离谱完成签到,获得积分10
1分钟前
c36wk完成签到 ,获得积分10
1分钟前
悦耳代亦完成签到 ,获得积分10
1分钟前
swordshine完成签到,获得积分10
1分钟前
aking0623完成签到,获得积分20
1分钟前
aking0623关注了科研通微信公众号
2分钟前
2分钟前
ww发布了新的文献求助20
2分钟前
ycw7777完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
唐唐完成签到,获得积分10
2分钟前
我爱Chem完成签到 ,获得积分10
2分钟前
阿豆完成签到 ,获得积分10
2分钟前
ah_junlei完成签到,获得积分10
2分钟前
糊涂的雪旋完成签到 ,获得积分10
2分钟前
高分求助中
Sphäroguß als Werkstoff für Behälter zur Beförderung, Zwischen- und Endlagerung radioaktiver Stoffe - Untersuchung zu alternativen Eignungsnachweisen: Zusammenfassender Abschlußbericht 1500
One Man Talking: Selected Essays of Shao Xunmei, 1929–1939 1000
Yuwu Song, Biographical Dictionary of the People's Republic of China 700
[Lambert-Eaton syndrome without calcium channel autoantibodies] 520
The Three Stars Each: The Astrolabes and Related Texts 500
A radiographic standard of reference for the growing knee 400
Epilepsy: A Comprehensive Textbook 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2468856
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2136194
关于积分的说明 5442849
捐赠科研通 1860773
什么是DOI,文献DOI怎么找? 925473
版权声明 562694
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 495093