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Inorganic‐Rich and Flexible Solid‐Electrolyte Interphase Formed Over Dipole‐Dipole Interaction for Highly Stable Lithium‐Metal Anodes

材料科学 过电位 金属锂 相间 电解质 阳极 锂(药物) 阴极 金属 集电器 化学工程 电极 冶金 电化学 物理化学 化学 内分泌学 工程类 生物 医学 遗传学
作者
Jinqi Zhu,Zhe Cui,Shuang He,Hao Wang,Mengluan Gao,Wenqing Wang,Jianmao Yang,Xintong Xu,Junqing Hu,Aijiang Lu,Rujia Zou
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:32 (44) 被引量:13
标识
DOI:10.1002/adfm.202205304
摘要

Abstract The uncontrollable lithium (Li) dendrite growth and unstable solid electrolyte interfaces (SEI) hinder the practical application of Li metal batteries (LMBs). Herein, a PAN/CNTs‐based SiO 2 ‐modified vertical‐cavity film (PCS‐VCF) with a network structure is prepared by a simple spin‐coating process to address these challenges. This new current collector with a polar lithiophilic network stabilizes the Li metal anodes by regulating the chemical environment in carbonate electrolytes. The dipole interaction between the CN groups and the CO groups reduces the high reactivity of the carbonates in the electrolyte, forming an SEI layer with higher inorganic components and enhancing the stability of the electrode/electrolyte interface. The special vertical‐cavity network structure inside the current collector can decrease local current density and suppress the huge volume expansion of Li metal during the cycling process. Consequently, a high‐performance Li metal anode with dendrite‐free morphology is achieved (over 1500 cycles with low overpotential at 20 mA cm −2 in symmetric cells). Furthermore, full cell with the LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 cathode delivers a stable capacity of 164.5 mA h g −1 for 500 cycles at 5 C, with a capacity decay rate of 0.077% per cycle.
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