Electrode-customized separator membranes based on self-assembled chiral nematic liquid crystalline cellulose nanocrystals as a natural material strategy for sustainable Li-metal batteries

分离器(采油) 材料科学 阴极 化学工程 阳极 电化学 电极 纤维素 金属 纳米晶 纳米技术 冶金 物理化学 工程类 物理 化学 热力学 生物 遗传学
作者
Ji‐Young Seo,Yong-Hyeok Lee,Jung‐Hui Kim,Young‐Kuk Hong,Wenshuai Chen,Young-Gi Lee,Sang‐Young Lee
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier]
卷期号:50: 783-791 被引量:13
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2022.06.013
摘要

Despite their enormous potential as a high-energy-density power source, practical applications of Li-metal batteries have been plagued mainly by poor electrochemical longevity. Here, we present an electrode-customized separator (EC separator) based on self-assembled chiral nematic liquid crystalline cellulose nanocrystal (LC–CNC) as a natural material strategy to simultaneously address the electrochemical reversibility issues of both Li-metal anodes and high-capacity cathodes in Li-metal full cells. The EC separator (thickness ∼ 10 μm) comprises a 3-glycidyloxypropyl trimethoxysilane (GPTMS)-modified LC–CNC layer on a polyethylene (PE) separator support layer. The LC–CNC layer enables facile/uniform Li+ flux toward Li-metal anodes owing to its ordered nanoporous channels and nanofluidic ion migration effect, thus improving Li plating/stripping cyclability. The GPTMS of the LC–CNC layer chelates heavy metal ions dissolved from high-capacity LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM811) cathodes, thereby enhancing structural stability of the cathodes. The resulting EC separator enables a Li-metal full cell to improve the volumetric energy density (1016 Wh Lcell−1), cycling retention (84% after 100 cycles vs. 0% for the pristine PE separator), and dimensional stability of the Li-metal anode under constrained cell conditions (thin Li-metal anode (20 μm)/high-capacity NCM811 cathode), which outperform those of previously reported synthetic material-based separators for Li-metal full cells.

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
QY完成签到,获得积分20
刚刚
Licifer发布了新的文献求助10
1秒前
xxxzy完成签到,获得积分0
1秒前
自觉水绿发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
2秒前
瑞水南郡完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
姜姜姜完成签到,获得积分10
3秒前
Ryan_Lau发布了新的文献求助10
4秒前
depravity发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
5秒前
彭泽阳发布了新的文献求助10
5秒前
礼拜一发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
林jj完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
6秒前
natus发布了新的文献求助10
7秒前
流水发布了新的文献求助30
8秒前
大个应助奥特曼打小怪兽采纳,获得10
8秒前
8秒前
Yas完成签到,获得积分10
8秒前
林jj发布了新的文献求助30
8秒前
8秒前
土豆丝发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
10秒前
10秒前
冬狩发布了新的文献求助10
10秒前
Ruo应助hbhbj采纳,获得10
10秒前
11秒前
ppc完成签到,获得积分10
11秒前
彭于晏应助lst采纳,获得10
11秒前
12秒前
dew应助火星上妙菱采纳,获得10
12秒前
13秒前
13秒前
13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
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6040470
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7776161
关于积分的说明 16230785
捐赠科研通 5186448
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2775419
邀请新用户注册赠送积分活动 1758456
关于科研通互助平台的介绍 1642173