Ultra-high-voltage Ni-rich layered cathodes in practical Li metal batteries enabled by a sulfonamide-based electrolyte

电解质 材料科学 阴极 法拉第效率 电池(电) 金属锂 储能 电镀(地质) 电极 化学工程 金属 冶金 化学 物理 地质学 工程类 量子力学 物理化学 功率(物理) 地球物理学
作者
Weijiang Xue,Mingjun Huang,Yutao Li,Yun Zhu,Rui Gao,Xianghui Xiao,Wenxu Zhang,Sipei Li,Guiyin Xu,Yang Yu,Peng Li,Jeffrey Lopez,Daiwei Yu,Yanhao Dong,Weiwei Fan,Zhe Shi,Rui Xiong,Cheng‐Jun Sun,Inhui Hwang,Wah-Keat Lee,Yang Shao‐Horn,Jeremiah A. Johnson,Ju Li
出处
期刊:Nature Energy [Springer Nature]
卷期号:6 (5): 495-505 被引量:432
标识
DOI:10.1038/s41560-021-00792-y
摘要

By increasing the charging voltage, a cell specific energy of >400 W h kg−1 is achievable with LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2 in Li metal batteries. However, stable cycling of high-nickel cathodes at ultra-high voltages is extremely challenging. Here we report that a rationally designed sulfonamide-based electrolyte enables stable cycling of commercial LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 with a cut-off voltage up to 4.7 V in Li metal batteries. In contrast to commercial carbonate electrolytes, the electrolyte not only suppresses side reactions, stress-corrosion cracking, transition-metal dissolution and impedance growth on the cathode side, but also enables highly reversible Li metal stripping and plating leading to a compact morphology and low pulverization. Our lithium-metal battery delivers a specific capacity >230 mA h g−1 and an average Coulombic efficiency >99.65% over 100 cycles. Even under harsh testing conditions, the 4.7 V lithium-metal battery can retain >88% capacity for 90 cycles, advancing practical lithium-metal batteries. Charging at high voltages in principle makes batteries energy dense, but this is often achieved at the cost of the cycling stability. Here the authors design a sulfonamide-based electrolyte to enable a Li metal battery with a state-of-the-art cathode at an ultra-high voltage of 4.7 V while maintaining cyclability.
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
啵啵虎发布了新的文献求助10
1秒前
平凡的一天完成签到,获得积分20
2秒前
宝来发布了新的文献求助10
3秒前
hyhyhyhy发布了新的文献求助10
3秒前
CipherSage应助团子采纳,获得10
3秒前
5秒前
hhhhhhl发布了新的文献求助10
5秒前
研友_VZG7GZ应助hyhyhyhy采纳,获得10
6秒前
ywj完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
安详的雨兰完成签到,获得积分10
7秒前
runtang完成签到,获得积分10
8秒前
白华苍松发布了新的文献求助10
9秒前
英俊的铭应助活泼学生采纳,获得10
10秒前
羊白玉完成签到 ,获得积分10
11秒前
所所应助lily88采纳,获得10
11秒前
宝来完成签到,获得积分10
12秒前
阡陌完成签到,获得积分20
12秒前
12秒前
鹿不羁完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
葭月十七发布了新的文献求助10
13秒前
hhhhhhl完成签到,获得积分10
13秒前
ouyangshi完成签到 ,获得积分10
13秒前
15秒前
16秒前
婉莹完成签到 ,获得积分0
16秒前
HPUlyy完成签到,获得积分10
17秒前
横A发布了新的文献求助10
18秒前
沉积岩完成签到,获得积分10
20秒前
科研废物完成签到 ,获得积分10
20秒前
汉堡包应助羊青丝采纳,获得10
20秒前
20秒前
小杏韵完成签到 ,获得积分10
21秒前
欣喜安萱完成签到,获得积分20
21秒前
21秒前
彩色迎丝发布了新的文献求助20
21秒前
an完成签到,获得积分10
22秒前
周昊发布了新的文献求助10
22秒前
高分求助中
The Oxford Handbook of Social Cognition (Second Edition, 2024) 1050
Kinetics of the Esterification Between 2-[(4-hydroxybutoxy)carbonyl] Benzoic Acid with 1,4-Butanediol: Tetrabutyl Orthotitanate as Catalyst 1000
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
Handbook of Qualitative Cross-Cultural Research Methods 600
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 3140205
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2790982
关于积分的说明 7797336
捐赠科研通 2447358
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1301860
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 626345
版权声明 601194