Lithiophilic 3D Copper‐Based Magnetic Current Collector for Lithium‐Free Anode to Realize Deep Lithium Deposition

法拉第效率 材料科学 阳极 锂(药物) 化学工程 集电器 电极 电流密度 冶金 电解质 化学 医学 物理 工程类 物理化学 量子力学 内分泌学
作者
Jianli Zhang,Haibo Chen,Ming Wen,Kang Shen,Qiang Chen,Guangya Hou,Yiping Tang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:32 (13) 被引量:80
标识
DOI:10.1002/adfm.202110110
摘要

Abstract Lithium metal is the ideal anode material for high‐energy‐density lithium‐based batteries. Nevertheless, lithium metal tends to accumulate on the surface of the current collector during the plating and stripping process to form lithium dendrites, resulting in low Coulombic efficiency and safety issues. Here, a lithiophilic 3D copper‐based magnetic current collector is designed by loading ferromagnetic nickel–cobalt alloy and lithiophilic zinc oxide onto the copper foam to create a lithium‐free anode. Under the micromagnetic field, the novel lithium‐free anode achieves a high level of deep lithium deposition (from 300 µm to about 1000 µm), successfully alleviating the large change of lithium volume. In addition, the Coulombic efficiency and cyclic stability are improved effectively. With a total capacity of 1 mA h cm −2 at a current density of 1 mA cm −2 , the Coulombic efficiency of the above remains 95% at 590th‐cycle. Moreover, the symmetric cell can stably cycle for more than 560 h at 2 mA cm −2 with the capacity of 1 mA h cm −2 . This novel strategy will potentially open up new horizons for lithium‐free anodes, which may be generalized to other advanced energy storage systems.
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