Beneficial vs. Inhibiting Passivation by the Native Lithium Solid Electrolyte Interphase Revealed by Electrochemical Li+ Exchange

电解质 法拉第效率 电化学 阳极 锂(药物) 钝化 相间 化学 离子交换 交换电流密度 快离子导体 无机化学 材料科学 化学工程 电极 离子 纳米技术 物理化学 图层(电子) 有机化学 塔菲尔方程 内分泌学 工程类 生物 医学 遗传学
作者
Gustavo M. Hobold,Kyeong‐Ho Kim,Betar M. Gallant
标识
DOI:10.26434/chemrxiv-2022-j04d3
摘要

Despite being a leading candidate to meet stringent energy targets of Li-ion batteries, the lithium (Li) metal anode has yet to achieve Coulombic efficiency (CE) requirements for long cycle life (>99.9%), particularly at high rates (>1 C). These limitations derive from the native solid electrolyte interphase (SEI) which, among multiple functions, stabilizes and protects deposited Li. The SEI also plays a critical role in regulating Li+ exchange between the electrolyte and the electrode, but quantification of this effect has been non-straightforward, and a general relationship between Li+ exchange and CE has not been clearly elucidated to date. Using electrochemical impedance and voltammetry, we report self-consistent Li+ exchange values of native SEIs over a range of relevant electrolytes with CE spanning 78.0% to >99%. CE and its retention at high rates are found to be positively correlated with the rate of SEI Li+ exchange. Additionally, Li+ exchange rates increased during cycling in high-CE electrolytes, in some cases by an order of magnitude to exceed 10 mA/cm2, whereas for low-CE electrolytes they remained low (<1 mA/cm2), revealing a chemistry-dependent picture of SEI evolution with often-complex dynamics. The evolution in Li+ exchange unique to high-CE electrolytes also provides insights into the role and effectiveness of the formation cycle on Cu current collectors upon the first plating step. Altogether, these findings indicate that Li+ exchange governs several key processes related to Li deposition and cycling efficiency. Consequently, its quantification can help to guide future high-CE electrolyte design, particularly targeting high rates (>1 mA/cm2).
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
s_h发布了新的文献求助10
刚刚
曹梓聪发布了新的文献求助30
刚刚
H2O发布了新的文献求助100
刚刚
Yanz发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
隐形曼青应助贪玩的醉柳采纳,获得10
1秒前
add完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
Nice完成签到,获得积分10
2秒前
0206发布了新的文献求助30
3秒前
4秒前
Binbin完成签到 ,获得积分10
4秒前
小透明发布了新的文献求助10
5秒前
笨笨的怜雪完成签到 ,获得积分10
5秒前
慕青应助谨慎的曼安采纳,获得10
5秒前
6秒前
AllRightReserved应助哇爱学习采纳,获得10
6秒前
包包完成签到 ,获得积分10
6秒前
7秒前
MrFANG完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
科研通AI6.1应助GQ采纳,获得10
8秒前
arran1111完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
9秒前
10秒前
爆米花应助303采纳,获得10
10秒前
雪下卧眠发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
fxy发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
吕佳完成签到 ,获得积分10
13秒前
四个空格完成签到,获得积分10
13秒前
ssp完成签到,获得积分10
13秒前
小菜发布了新的文献求助10
13秒前
黑胡椒发布了新的文献求助10
13秒前
落寞白曼完成签到,获得积分0
13秒前
糖果完成签到,获得积分10
14秒前
NexusExplorer应助太叔开山采纳,获得10
15秒前
dd完成签到,获得积分10
15秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6442236
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8256079
关于积分的说明 17580337
捐赠科研通 5500824
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2900436
邀请新用户注册赠送积分活动 1877404
关于科研通互助平台的介绍 1717224