A Successive Conversion–Deintercalation Delithiation Mechanism for Practical Composite Lithium Anodes

过电位 锂(药物) 电解质 化学 阳极 电化学 化学工程 金属 复合数 无机化学 电极 材料科学 复合材料 物理化学 有机化学 工程类 内分泌学 医学
作者
Peng Shi,Li‐Peng Hou,Chengbin Jin,Ye Xiao,Yuxing Yao,Jin Xie,Bo‐Quan Li,Xue‐Qiang Zhang,Qiang Zhang
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:144 (1): 212-218 被引量:91
标识
DOI:10.1021/jacs.1c08606
摘要

Lithium (Li) metal anodes are attractive for high-energy-density batteries. Dead Li is inevitably generated during the delithiation of deposited Li based on a conversion reaction, which severely depletes active Li and electrolyte and induces a short lifespan. In this contribution, a successive conversion-deintercalation (CTD) delithiation mechanism is proposed by manipulating the overpotential of the anode to restrain the generation of dead Li. The delithiation at initial cycles is solely carried out by a conversion reaction of Li metal. When the overpotential of the anode increases over the delithiation potential of lithiated graphite after cycling, a deintercalation reaction is consequently triggered to complete a whole CTD delithiation process, largely reducing the formation of dead Li due to a highly reversible deintercalation reaction. Under practical conditions, the working batteries based on a CTD delithiation mechanism maintain 210 cycles with a capacity retention of 80% in comparison to 110 cycles of a bare Li anode. Moreover, a 1 Ah pouch cell with a CTD delithiation mechanism operates for 150 cycles. The work ingeniously restrains the generation of dead Li by manipulating the delithiation mechanisms of the anode and contributes to a fresh concept for the design of practical composite Li anodes.
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