Stable Anode‐Free All‐Solid‐State Lithium Battery through Tuned Metal Wetting on the Copper Current Collector

材料科学 集电器 金属锂 阳极 电流(流体) 金属 固态 润湿 锂(药物) 化学工程 电池(电) 电极 复合材料 冶金 工程物理 电气工程 化学 热力学 内分泌学 工程类 物理化学 物理 功率(物理) 医学
作者
Yixian Wang,Yijie Liu,Mai H. Nguyen,Jae‐Young Cho,Naman Katyal,Bairav S. Vishnugopi,Hongchang Hao,Ruyi Fang,Nan Wu,Pengcheng Liu,Partha P. Mukherjee,Jagjit Nanda,Graeme Henkelman,John Watt,David Mitlin
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:35 (8) 被引量:54
标识
DOI:10.1002/adma.202206762
摘要

A stable anode-free all-solid-state battery (AF-ASSB) with sulfide-based solid-electrolyte (SE) (argyrodite Li6 PS5 Cl) is achieved by tuning wetting of lithium metal on "empty" copper current-collector. Lithiophilic 1 µm Li2 Te is synthesized by exposing the collector to tellurium vapor, followed by in situ Li activation during the first charge. The Li2 Te significantly reduces the electrodeposition/electrodissolution overpotentials and improves Coulombic efficiency (CE). During continuous electrodeposition experiments using half-cells (1 mA cm-2 ), the accumulated thickness of electrodeposited Li on Li2 Te-Cu is more than 70 µm, which is the thickness of the Li foil counter-electrode. Full AF-ASSB with NMC811 cathode delivers an initial CE of 83% at 0.2C, with a cycling CE above 99%. Cryogenic focused ion beam (Cryo-FIB) sectioning demonstrates uniform electrodeposited metal microstructure, with no signs of voids or dendrites at the collector-SE interface. Electrodissolution is uniform and complete, with Li2 Te remaining structurally stable and adherent. By contrast, an unmodified Cu current-collector promotes inhomogeneous Li electrodeposition/electrodissolution, electrochemically inactive "dead metal," dendrites that extend into SE, and thick non-uniform solid electrolyte interphase (SEI) interspersed with pores. Density functional theory (DFT) and mesoscale calculations provide complementary insight regarding nucleation-growth behavior. Unlike conventional liquid-electrolyte metal batteries, the role of current collector/support lithiophilicity has not been explored for emerging AF-ASSBs.
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
1秒前
大力衫完成签到,获得积分10
2秒前
zhaohx发布了新的文献求助10
2秒前
ganzhongxin完成签到,获得积分10
2秒前
小M完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
唐亚婷完成签到,获得积分20
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
果实发布了新的文献求助10
4秒前
科研通AI2S应助Bobby采纳,获得30
4秒前
呵浅陌完成签到,获得积分10
4秒前
田様应助能干豆芽采纳,获得10
4秒前
nenoaowu应助瑶咕隆咚采纳,获得10
5秒前
5秒前
洛杉矶的奥斯卡完成签到,获得积分10
5秒前
鲨猫收藏家完成签到 ,获得积分10
5秒前
wwec发布了新的文献求助10
5秒前
kp完成签到,获得积分10
6秒前
张展鹏完成签到 ,获得积分10
6秒前
chan完成签到,获得积分10
8秒前
feng_qi001完成签到,获得积分10
8秒前
追寻念云完成签到 ,获得积分10
8秒前
8秒前
9秒前
lyq007完成签到,获得积分10
9秒前
白白白完成签到,获得积分10
9秒前
领导范儿应助梁大海采纳,获得10
10秒前
万能图书馆应助沈ff采纳,获得10
10秒前
田小姐发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
liu完成签到 ,获得积分10
12秒前
可爱的函函应助陶弈衡采纳,获得10
12秒前
Jeannie发布了新的文献求助30
12秒前
椒盐皮皮虾完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
LL完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
能干豆芽完成签到,获得积分10
14秒前
高分求助中
Evolution 10000
Sustainability in Tides Chemistry 2800
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
An Introduction to Geographical and Urban Economics: A Spiky World Book by Charles van Marrewijk, Harry Garretsen, and Steven Brakman 500
Diagnostic immunohistochemistry : theranostic and genomic applications 6th Edition 500
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3150928
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2802473
关于积分的说明 7847995
捐赠科研通 2459756
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1309327
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 628891
版权声明 601757