A 3D Framework with an In Situ Generated Li3N Solid Electrolyte Interphase for Superior Lithium Metal Batteries

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作者
Xiangxiang Fu,Huanhuan Duan,Leiting Zhang,Yangming Hu,Yuanfu Deng
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:33 (51) 被引量:17
标识
DOI:10.1002/adfm.202308022
摘要

Abstract The practical application of lithium (Li) metal for next‐generation rechargeable batteries is still hampered by uncontrolled growth of Li dendrite and severe volume change under repeated plating/stripping. Introducing a 3D structure to reserve space for Li storage and inducing uniform plating/stripping by a lithophilic interface layer are effective strategies to solve these problems. Herein, a novel 3D composite Li anode (Fe‐N@SSM‐Li) is constructed via an in situ reaction between Li and lithiophilic Fe 2 N/Fe 3 N (Fe‐N) uniformly anchored on a stainless‐steel mesh (SSM). The unique lithiophilic‐conductive structure of the Fe‐N@SSM‐Li can stabilize the Li anode by effectively inducing uniform and dense deposition and confining Li deposition inside the Fe‐N@SSM‐Li to alleviate volume changes. The Fe‐N@SSM‐Li displays a distinguished electrochemical performance, with superior lifespan of 5000, 2250, and 1350 h under 1 mA cm −2 /1 mAh cm −2 , 5 mA cm −2 /3 mAh cm −2 , and 20 mA cm −2 /3 mAh cm −2 in symmetric cells, respectively. Combined with this highly stable Fe‐N@SSM‐Li, the full cells using LiFePO 4 (LFP) and S/C cathodes both show significantly improved electrochemical performances. This work provides a low‐cost and scalable strategy for the construction of high‐efficiency Li anode with a novel 3D structure, offers new insights to the research of Li metal batteries and beyond.
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