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
SAKURA完成签到,获得积分10
刚刚
程程程完成签到,获得积分10
刚刚
量子星尘发布了新的文献求助10
刚刚
卓垚完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
共享精神应助xiaoting采纳,获得10
1秒前
香蕉千风完成签到 ,获得积分10
2秒前
和谐的数据线完成签到,获得积分10
2秒前
默默的巧荷完成签到,获得积分10
3秒前
风清扬发布了新的文献求助50
3秒前
tiasn完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
冰糖橙完成签到 ,获得积分10
4秒前
甜美的艳血发布了新的文献求助100
5秒前
5秒前
hhdr完成签到 ,获得积分10
5秒前
bkagyin应助Zhangyu采纳,获得10
5秒前
桐桐应助SAKURA采纳,获得10
6秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
6秒前
金桔希子完成签到,获得积分10
6秒前
阔达的海完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
8秒前
8秒前
8秒前
灼灼发布了新的文献求助10
8秒前
Vivian完成签到,获得积分10
8秒前
和谐碧琴发布了新的文献求助10
9秒前
Kkaioov完成签到,获得积分10
10秒前
汤襄发布了新的文献求助10
11秒前
Ying发布了新的文献求助10
11秒前
开朗发卡完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
dalong完成签到,获得积分0
12秒前
幸福的依瑶完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
小二郎应助研友_8QxayZ采纳,获得10
13秒前
111111关注了科研通微信公众号
13秒前
小林神发布了新的文献求助30
14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
Encyclopedia of Forensic and Legal Medicine Third Edition 5000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
Aerospace Engineering Education During the First Century of Flight 2000
从k到英国情人 1700
„Semitische Wissenschaften“? 1510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5774034
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5615602
关于积分的说明 15434217
捐赠科研通 4906509
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2640270
邀请新用户注册赠送积分活动 1588076
关于科研通互助平台的介绍 1543114