Highly Reversible Lithium Metal Anode Enabled by 3D Lithiophilic–Lithiophobic Dual‐Skeletons

材料科学 金属锂 阳极 锂(药物) 对偶(语法数字) 金属 纳米技术 化学工程 冶金 电极 物理化学 医学 文学类 工程类 内分泌学 化学 艺术
作者
Piao Qing,Zhibin Wu,Anbang Wang,Shaozhen Huang,Kecheng Long,Tuoya Naren,Dongping Chen,Pan He,Haifeng Huang,Yuejiao Chen,Lin Mei,Libao Chen
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:35 (15): 2211203-2211203 被引量:144
标识
DOI:10.1002/adma.202211203
摘要

Lithium metal is a promising anode for high-energy-density lithium batteries, but its practical application is still hindered by intrinsic defects such as infinite volume expansion and uncontrollable dendrite growth. Herein, a dendrite-free 3D composite Li anode (Li-B@SSM) is prepared by mechanical rolling of lithiophilic LiB nanofibers supported by Li-B composite and lithiophobic stainless-steel mesh (SSM). Featuring hierarchical lithiophilic-lithiophobic dual-skeletons, the Li-B@SSM anode shows an ultrahigh Coulombic efficiency of 99.95% and a long lifespan of 900 h under 2 mA cm-2 /1 mAh cm-2 . It is demonstrated that the abnormally reversible Li stripping/plating processes should be closely related to the site-selective plating behavior and spatial confinement effect induced by the robust lithiophilic-lithiophobic dual-skeletons, which alleviates the volume changes, suppresses the growth of Li dendrites, and reduces the accumulation of "dead" Li. More importantly, the application feasibility of the Li-B@SSM anode is also confirmed in full batteries, of which the Li-B@SSM|LiFePO4 full cell shows a high capacity retention of 97.5% after 400 cycles while the Li-B@SSM|S pouch battery exhibits good cycle stability even under practically harsh conditions. This work paves the way for the facile and efficient fabrication of high-efficiency Li metal anodes toward practical applications.
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