Constructing in-situ polymerized electrolyte on lithiophilic anode for high-performance lithium–air batteries operating in ambient conditions

材料科学 电解质 钝化 阳极 化学工程 电化学 涂层 电极 电池(电) 复合材料 化学 物理 工程类 物理化学 功率(物理) 量子力学 图层(电子)
作者
Chen Wang,Ziyang Guo,Shu Zhang,Guodong Chen,Shanmu Dong,Guanglei Cui
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier]
卷期号:43: 221-228 被引量:49
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2021.08.041
摘要

The only way for commercial application of Li−air batteries with open structure is to receive O2 from ambient air. Nevertheless, H2O-containing ambient air easily induces Li passivation/dendrites and electrolyte decomposition. Apart from above issues, volatilization and leakage of organic liquid electrolytes and relatively infinite dimension variation of metallic Li also seriously discount performance of Li−air batteries. Herein, Li coating polythiophene-derived (S-doped) carbon fiber-based electrode (Li/SC) is prepared by simple rolling method and then in situ coated with deep eutectic solvent-based polymer electrolyte (DES-PE), which are further applied as anode and electrolyte of Li−air battery, respectively. Theoretical/experimental data suggest that SC skeleton possess excellent lithiophilicity/stability which restrain dendritic Li formation and reduce electrode structure damage over cycles. Furthermore, DES-PE not only possesses high ionic conductivity (1.19*10−3 S cm−1, 30 °C), wide electrochemical window (5.0 V), no-leakage and excellent interfacial compatibility, but also combine with SC framework to greatly reduce Li passivation induced by ambient air. Hence, [email protected]/SC based Li−air battery could exhibit extra-large capacity of 15,310 mAh g−1 at 100 mA g−1, high-capacity retention even under high current (11,896 mAh g−1 at 500 mA g−1) and extra-long cycling life up to 300 cycles under fixed capacity. This result provides enlightment for the advancement of Li−air batteries.
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