Mechano‐Electrochemically Promoting Lithium Atom Diffusion and Relieving Accumulative Stress for Deep‐Cycling Lithium Metal Anodes

材料科学 阳极 锂(药物) 复合材料 电解质 极限抗拉强度 阴极 电池(电) 化学工程 电极 化学 热力学 工程类 内分泌学 物理化学 物理 功率(物理) 医学
作者
Dehua Xu,Nian Zhou,Aoxuan Wang,Yang Xu,Xingjiang Liu,Shan Tang,Jiayan Luo
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:35 (35) 被引量:10
标识
DOI:10.1002/adma.202302872
摘要

Lithium metal batteries (LMBs) can double the energy density of lithium-ion batteries. However, the notorious lithium dendrite growth and large volume change are not well addressed, especially under deep cycling. Here, an in-situ mechanical-electrochemical coupling system is built, and it is found that tensile stress can induce smooth lithium deposition. Density functional theory (DFT) calculation and finite element method (FEM) simulation confirm that the lithium atom diffusion energy barrier can be reduced when the lithium foils are under tensile strain. Then tensile stress is incorporated into lithium metal anodes by designing an adhesive copolymer layer attached to lithium in which the copolymer thinning can yield tensile stress to the lithium foil. Elastic lithium metal anode (ELMA) is further prepared via introducing a 3D elastic conductive polyurethane (CPU) host for the copolymer-lithium bilayer to release accumulated internal stresses and resist volume variation. The ELMA can withstand hundreds of compression-release cycles under 10% strain. LMBs paired with ELMA and LiNi0.8 Co0.1 Mn0.1 O2 (NCM811) cathode can operate beyond 250 cycles with 80% capacity retention under practical condition of 4 mAh cm-2 cathode capacity, 2.86 g Ah-1 electrolyte-to-capacity ratio (E/C) and 1.8 negative-to-cathode capacity ratio (N/P), five times of the lifetime using lithium foils.

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
大星星发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
wuxifan发布了新的文献求助10
1秒前
未live完成签到,获得积分10
1秒前
Francis发布了新的文献求助30
2秒前
2秒前
lky完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
FashionBoy应助皮皮蛙采纳,获得10
2秒前
WuZY完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
3秒前
cnlme发布了新的文献求助10
3秒前
山屿完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
4秒前
暴龙战士完成签到,获得积分20
4秒前
野草发布了新的文献求助10
4秒前
wu完成签到,获得积分10
4秒前
深情安青应助huang采纳,获得10
5秒前
一目完成签到,获得积分10
5秒前
BowieHuang应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
文静绮梅完成签到 ,获得积分10
5秒前
Toutou完成签到,获得积分10
5秒前
trumning应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
loong应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
萌萌发布了新的文献求助10
5秒前
李健应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
小马甲应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
liuchair完成签到,获得积分10
5秒前
gengen应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
赘婿应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
九九发布了新的文献求助10
6秒前
英姑应助科研通管家采纳,获得30
6秒前
6秒前
6秒前
6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
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
The Cambridge History of China: Volume 4, Sui and T'ang China, 589–906 AD, Part Two 1000
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 1000
Real World Research, 5th Edition 800
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 800
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 5719256
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5255673
关于积分的说明 15288302
捐赠科研通 4869143
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2614653
邀请新用户注册赠送积分活动 1564667
关于科研通互助平台的介绍 1521894