苏大邓昭Nano Lett.: 绝缘离子导电硒化锂作为人造SEI实现锂金属电池重负荷运行

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苏大邓昭Nano Lett.: 绝缘离子导电硒化锂作为人造SEI实现锂金属电池重负荷运行
锂金属电池的发展受到无法控制的锂枝晶生长的严重限制，尤其是在重负荷运行条件下。锂金属负极钝化及同时实现最大化锂电镀/剥离的效率和动力学虽然似乎相互矛盾，但对于锂金属负极的实际应用至关重要。
苏大邓昭Nano Lett.: 绝缘离子导电硒化锂作为人造SEI实现锂金属电池重负荷运行
在此，苏州大学邓昭教授等人实施了一种原位表面转化策略，利用气相固-气反应在锂金属负极上构建了Li2Se的人工固体电解质中间相 (SEI) 。
一系列光谱、显微镜、电分析和理论计算表明，具有高离子扩散率但电子电导率差的共形 Li2Se层有效地抑制了Li/Li+ 氧化还原对向Li/Li2Se 界面的转化，进而通过均匀的Li+ 通量使Li沉积平整而厚实，促进了氧化还原动力学。
苏大邓昭Nano Lett.: 绝缘离子导电硒化锂作为人造SEI实现锂金属电池重负荷运行
图1. 含人工SEI的对称电池和半电池的电化学性能
因此在对称电池中，制造的Li@Li2Se 电极在10 mA cm-2的电流密度下以5 mAh cm-2的大容量表现出高达600 次循环的卓越循环稳定性，甚至可以在40 mA cm-2 的超高电流密度下运行，支持其在重负荷条件下的潜在应用。
由于抑制了枝晶生长和副反应，Li@Li2Se负极的优良电化学性能在Li-O2电池中得到了进一步的体现，与裸Li相比，循环稳定性和能量效率都有了很大的提高。
苏大邓昭Nano Lett.: 绝缘离子导电硒化锂作为人造SEI实现锂金属电池重负荷运行
图2. 含人工SEI的Li-O2电池的电化学性能
Insulative Ion-Conducting Lithium Selenide as the Artificial Solid–Electrolyte Interface Enabling Heavy-Duty Lithium Metal Operations, Nano Letters 2021. DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02658

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