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

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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:: 2211203-2211203 被引量:68
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 ([email protected]) 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 [email protected] 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 [email protected] anode is also confirmed in full batteries, of which the [email protected]|LiFePO4 full cell shows a high capacity retention of 97.5% after 400 cycles while the [email protected]|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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