Improving cyclability of Li metal batteries at elevated temperatures and its origin revealed by cryo-electron microscopy

法拉第效率 电解质 阳极 材料科学 锂(药物) 电化学 电极 电池(电) 化学工程 化学 物理 工程类 内分泌学 物理化学 功率(物理) 医学 量子力学
作者
Jiangyan Wang,William Huang,Allen Pei,Yuzhang Li,Feifei Shi,Xiaoyun Yu,Yi Cui
出处
期刊:Nature Energy [Springer Nature]
卷期号:4 (8): 664-670 被引量:501
标识
DOI:10.1038/s41560-019-0413-3
摘要

Operations of lithium-ion batteries have long been limited to a narrow temperature range close to room temperature. At elevated temperatures, cycling degradation speeds up due to enhanced side reactions, especially when high-reactivity lithium metal is used as the anode. Here, we demonstrate enhanced performance in lithium metal batteries operated at elevated temperatures. In an ether-based electrolyte at 60 °C, an average Coulombic efficiency of 99.3% is obtained and more than 300 stable cycles are realized, but, at 20 °C, the Coulombic efficiency drops dramatically within 75 cycles, corresponding to an average Coulombic efficiency of 90.2%. Cryo-electron microscopy reveals a drastically different solid electrolyte interface nanostructure emerging at 60 °C, which maintains mechanical stability, inhibits continuous side reactions and guarantees good cycling stability and low electrochemical impedance. Furthermore, larger lithium particles grown at the elevated temperature reduce the electrolyte/electrode interfacial area, which decreases the per-cycle lithium loss and enables higher Coulombic efficiencies. The performance of Li-ion batteries deteriorates at elevated temperatures due to increased activity of electrode materials and parasitic reactions. Here Yi Cui and colleagues report much-improved battery cyclability at 60 °C and use cryo-electron microscopy to shed light on the origin of the phenomenon.
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
圆圆发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
missylucky完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
听风遇见发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
风中的跳跳糖完成签到,获得积分10
2秒前
绝迹天明发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
欢呼的金毛完成签到,获得积分10
3秒前
无花果应助不吃榴莲采纳,获得10
4秒前
musclesheep发布了新的文献求助10
4秒前
YYYY发布了新的文献求助10
4秒前
6秒前
7秒前
SHEN完成签到,获得积分10
7秒前
FashionBoy应助zhou采纳,获得10
8秒前
万能图书馆应助whj采纳,获得10
8秒前
活泼的海发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
9秒前
885791403发布了新的文献求助10
9秒前
慕青应助墨菲特采纳,获得30
9秒前
传奇3应助米奇采纳,获得10
9秒前
浅夏完成签到,获得积分20
9秒前
12秒前
YYYY完成签到,获得积分10
12秒前
王富贵完成签到 ,获得积分10
14秒前
帅气的机器猫完成签到 ,获得积分10
15秒前
852应助musclesheep采纳,获得10
15秒前
波波波波波6764完成签到 ,获得积分10
16秒前
小二郎应助简单的千凝采纳,获得10
16秒前
英俊的铭应助安谢采纳,获得10
16秒前
17秒前
酷波er应助呕吼采纳,获得10
17秒前
17秒前
17秒前
17秒前
17秒前
18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
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 3000
Les Mantodea de guyane 2500
Molecular Biology of Cancer: Mechanisms, Targets, and Therapeutics 2000
What is the Future of Psychotherapy in a Digital Age? 700
The Psychological Quest for Meaning 600
Zeolites: From Fundamentals to Emerging Applications 600
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 5955172
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7165292
关于积分的说明 15937270
捐赠科研通 5090001
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2735504
邀请新用户注册赠送积分活动 1696337
关于科研通互助平台的介绍 1617268