Controlling Li Dendritic Growth in Graphite Anodes by Potassium Electrolyte Additives for Li-Ion Batteries

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作者
Sanghamitra Moharana,Geoff West,Marc Walker,Xinjie S. Yan,Melanie Loveridge
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (37): 42078-42092 被引量:30
标识
DOI:10.1021/acsami.2c11175
摘要

Fast charging promotes Li dendrite formation and its growth on graphite anodes, which affects cell performance in Li-ion batteries (LIBs). This work reports the formation of a robust SEI layer by introducing a KPF6 inorganic additive into the electrolyte. An optimal concentration of 0.001 M KPF6 effectively inhibits the growth of Li dendrites at 2C charging rates, compared with a commercial electrolyte. Electrolytes containing a KPF6 additive are shown here to deliver dual effects to mitigate the growth of dendrites. A thin LiF-rich SEI layer is formed on graphite, which blocks the electron leakage pathways. Additionally, K+ resides at defect sites (such as particle boundaries) due to its faster diffusion rate and blocks the incoming Li+ and restricts the growth of Li dendrites. The electrolyte with optimum concentration of KPF6, i.e., 0.001 M, effectively directs Li+ transport through the thin, durable, and low resistance LiF-rich SEI layer. This has implications for fast charging through optimization of the electrode/electrolyte interphase by controlling additive concentrations.
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