Lithiophilic diffusion barrier layer on stainless steel mesh for dendrite suppression and stable lithium metal anode

材料科学 阳极 过电位 成核 枝晶(数学) 化学工程 电流密度 扩散阻挡层 锂(药物) 扩散 电极 复合材料 图层(电子) 化学 电化学 几何学 物理化学 工程类 内分泌学 物理 有机化学 热力学 医学 量子力学 数学
作者
Yuyin Li,Yuxiang Min,Jiahui Liang,Zhenjing Liu,Bin Yuan,Lai Xu,Zhengtang Luo,Min Zhu
出处
期刊:Applied Materials Today [Elsevier]
卷期号:22: 100896-100896 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.apmt.2020.100896
摘要

Lithium metal battery has high theoretical specific capacity but suffers from dendrite growth that leads to low Columbic Efficiency (CE) and uncontrolled volume expansion during cycling. Here, we develop a method for fabrication of a nitrogen-doped carbon-coating as a lithophilic diffusion barrier layer, by carbonizing polydopamine (PDA) on three-dimensional (3D) porous stainless steel (called Nitrogen-doped carbon stainless steel, N-C-SS) mesh, and used it as the current collector for Li metal anode. With this layer, we observed significant suppression of Li dendrite formation during Li deposition. More specifically, the N-C-SS/Li anode in symmetric cells exhibit stable cycling for over 1800 h, 4 times longer than the bare Li electrode. Similarly, the fabricated half cells retain an average CE of 98.1% after cycling 400 times and show a low overpotential of 12 mV, while for fabricated full cells, they retain 98.6% of their initial capacity 140 mA h g−1 after 200 cycles at 3C. Density functional theory (DFT) calculation results show that N-C-SS surface enables higher diffusion barrier, with more negative Li adsorption energy than the untreated SS surface or Cu or Li substrate, which guides Li nucleation and suppresses dendrite growth on the barrier layer. An additional advantage of SS framework is that the 3D SS mesh skeleton distributes Li along with the mesh uniformly and provides ample voids to accommodate high Li loading (>10 mA h cm−2), while simultaneously minimizes local current density.
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
科研小白完成签到,获得积分10
刚刚
最爱吃芒果完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
2秒前
2秒前
时尚凝云完成签到,获得积分10
3秒前
junzilan发布了新的文献求助10
3秒前
林夏果完成签到,获得积分10
3秒前
KK完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
4秒前
研友_VZG7GZ应助GUGE采纳,获得10
4秒前
沫沫完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
lzb给lzb的求助进行了留言
4秒前
神启完成签到 ,获得积分10
5秒前
呀呀呀呀完成签到,获得积分10
5秒前
运气贼好的熊猫完成签到 ,获得积分10
5秒前
善学以致用应助swityha采纳,获得10
6秒前
背后小翠完成签到,获得积分10
6秒前
xue发布了新的文献求助30
6秒前
Glu发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
7秒前
西门访天发布了新的文献求助30
7秒前
柑橘发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
8秒前
丰富的小甜瓜完成签到,获得积分10
8秒前
lynn完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
严剑封完成签到,获得积分10
9秒前
饱满的曼寒完成签到,获得积分10
9秒前
陌鱼完成签到,获得积分10
9秒前
小小毅1989完成签到 ,获得积分10
9秒前
Ivy完成签到,获得积分10
9秒前
juanjuan应助迅速寻桃采纳,获得10
9秒前
9秒前
bkagyin应助龚幻梦采纳,获得10
10秒前
10秒前
高分求助中
Evolution 10000
Sustainability in Tides Chemistry 2800
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
Foreign Policy of the French Second Empire: A Bibliography 500
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 3147171
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2798462
关于积分的说明 7829305
捐赠科研通 2455179
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1306639
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 627858
版权声明 601567