Surface modification using heptafluorobutyric acid to produce highly stable Li metal anodes

阳极 材料科学 化学工程 金属 电极 表面改性 化学 冶金 工程类 物理化学
作者
Yuxiang Xie,Yixin Huang,Yinggan Zhang,Tairui Wu,Shishi Liu,Miaolan Sun,Bruce P. Lee,Zhen Lin,Hui Chen,Peng Dai,Zheng Huang,Jian Yang,Chen‐Guang Shi,De‐Yin Wu,Ling Huang,Yingjie Hua,Sheng Wang,Shi‐Gang Sun
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:14 (1) 被引量:65
标识
DOI:10.1038/s41467-023-38724-x
摘要

Abstract The Li metal is an ideal anode material owing to its high theoretical specific capacity and low electrode potential. However, its high reactivity and dendritic growth in carbonate-based electrolytes limit its application. To address these issues, we propose a novel surface modification technique using heptafluorobutyric acid. In-situ spontaneous reaction between Li and the organic acid generates a lithiophilic interface of lithium heptafluorobutyrate for dendrite-free uniform Li deposition, which significantly improves the cycle stability (Li/Li symmetric cells >1200 h at 1.0 mA cm −2 ) and Coulombic efficiency (>99.3%) in conventional carbonate-based electrolytes. This lithiophilic interface also enables full batteries to achieve 83.2% capacity retention over 300 cycles under realistic testing condition. Lithium heptafluorobutyrate interface acts as an electrical bridge for uniform lithium-ion flux between Li anode and plating Li, which minimizes the occurrence of tortuous lithium dendrites and lowers interface impedance.
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