具有超亲锂界面的无机三维骨架增强的锂金属负极

发展高能量密度的锂电池是使用新能源替代传统化石能源中重要的一环,但现有的锂离子电池面临着能量密度低,经常发生安全事故等问题,难以满足时代需求。使用金属锂代替石墨做为锂电池的负极材料,可以大幅度增加锂电池的容量。但金属锂化学性质极其活泼、除此之外在充放电循环中还会遇到锂枝晶的生长以及体积膨胀等问题,极大的阻碍了锂金属电池的发展。

近日,浙江大学化工学院陆盈盈课题组利用高温熔融金属锂与氧化铝反应的方式,成功构筑了一种三维结构的具有超亲锂界面的无机框架,后续反应过程可以将金属锂成功嵌入无机框架中。这样的电极与界面设计,具有以下优势1)三维结构可以有效的降低局部电流密度,从而抑制锂枝晶的生长;2)具有超亲锂性质的Li-Al-O界面可以在锂离子沉积过程中均一化锂离子流;3)三维骨架可以作为锂金属沉积的载体,抑制金属锂的体积膨胀。电池循环测试表明,这样的设计可以大幅增加电池循环寿命与容量。这一策略,为金属锂负极的发展提供了新的思路。

相关成果发表在Advanced Energy Materials(DOI: 10.1002/aenm.201802350)上,浙江大学博士生范磊与李思远为该论文共同第一作者,陆盈盈为通讯作者。

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