康毅进教授团队在Advanced Materials发表研究成果


近日,电子科技大学基础与前沿研究院康毅进教授团队在《Advanced Materials 》(先进材料)上发表了题为 Interlayered Dendrite-free Lithium Plating for High-performance Lithium Metal Batteries”的研究论文。康毅进教授团队博士生徐英、博士后李涛为该论文共同第一作者,康毅进教授为该论文通讯作者,电子科技大学基础与前沿研究院为论文第一单位。

Advanced Materials》是材料与化学领域顶级国际学术期刊,2018年影响因子为21.95

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锂金属电池的理论容量高达3860mAh/g,近10倍于传统的石墨负极锂电池,被视为是一种极具应用前景的高能量密度电池。然而锂金属电池在充放电过程中会产生大量的枝晶引起电池短路,导致性能快速衰退,循环寿命大幅下降。因此,有效解决枝晶生长问题是锂金属电池高效安全应用的前提。

该工作通过设计一种金属锂的夹层结构(石墨相氮化碳//碳布结构),一方面碳布作为锂沉积的基底,增大了电极的比表面积从而降低锂沉积的有效电流密度,抑制枝晶的生长;另一方面,氮化碳中的吡啶型和吡咯型氮是“亲锂”元素,可有效调节锂离子的分布,消除锂在沉积过程中的尖端效应,抑制枝晶的生长,同时,氮化碳作为中间层也可从物理上阻碍枝晶的生长。因此,结合多方面作用,金属锂可大量均匀的沉积在氮化碳/碳布中,其金属锂的储存量是单纯碳布储存量的2倍,是铜片的2.5倍。作为电极能提现出来的容量为2619.8 mah/g,能达到金属锂理论容量的~68%。将夹层结构的锂作为电极,在Li-Li的对称电池中,可以实现高电流密度(2mA/cm2)下高达1500小时的无枝晶循环电镀/剥离锂(相同条件下,金属锂只能循环约400小时)。并且,在全电池测试中,夹层结构的锂也表现出更加优异的性能。

该设计不仅有利于实现高性能的锂金属电池,同时对锂金属电池的发展具有重要意义。

       Ying Xu#, Tao Li#, Liping Wang, Yijin Kang*  Interlayered Dendrite-free Lithium Plating for High-performance Lithium Metal Batteries  Adv. Mater. 2019

论文链接https://doi.org/10.1002/adma.201901662