Dual Additives for Stabilizing Li Deposition and SEI Formation in Anode‐Free Li‐Metal Batteries

法拉第效率 阳极 电解质 材料科学 化学工程 阴极 电化学 金属 电极 化学 冶金 工程类 物理化学
作者
Baolin Wu,Chunguang Chen,Dmitri L. Danilov,Zhiqiang Chen,Ming Jiang,Rüdiger–A. Eichel,Peter H. L. Notten
出处
期刊:Energy & environmental materials 被引量:1
标识
DOI:10.1002/eem2.12642
摘要

Anode‐free Li‐metal batteries are of significant interest to energy storage industries due to their intrinsically high energy. However, the accumulative Li dendrites and dead Li continuously consume active Li during cycling. That results in a short lifetime and low Coulombic efficiency of anode‐free Li‐metal batteries. Introducing effective electrolyte additives can improve the Li deposition homogeneity and solid electrolyte interphase (SEI) stability for anode‐free Li‐metal batteries. Herein, we reveal that introducing dual additives, composed of LiAsF 6 and fluoroethylene carbonate, into a low‐cost commercial carbonate electrolyte will boost the cycle life and average Coulombic efficiency of NMC||Cu anode‐free Li‐metal batteries. The NMC||Cu anode‐free Li‐metal batteries with the dual additives exhibit a capacity retention of about 75% after 50 cycles, much higher than those with bare electrolytes (35%). The average Coulombic efficiency of the NMC||Cu anode‐free Li‐metal batteries with additives can maintain 98.3% over 100 cycles. In contrast, the average Coulombic efficiency without additives rapidly decline to 97% after only 50 cycles. In situ Raman measurements reveal that the prepared dual additives facilitate denser and smoother Li morphology during Li deposition. The dual additives significantly suppress the Li dendrite growth, enabling stable SEI formation on anode and cathode surfaces. Our results provide a broad view of developing low‐cost and high‐effective functional electrolytes for high‐energy and long‐life anode‐free Li‐metal batteries.
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