Li-SPAN電池具有顯著的能量密度和高庫侖效率,是一種前景廣闊的儲(chǔ)能系統(tǒng)。然而,陰極電化學(xué)動(dòng)力學(xué)的固有遲緩性和鋰陽極的不穩(wěn)定性阻礙了其循環(huán)壽命。
近日,南京林業(yè)大學(xué)付宇教授、蔡晨陽博士提出了一種針對SPAN陰極和鋰金屬陽極的雙表面工程新策略,從而獲得具有優(yōu)異電化學(xué)性能的集成設(shè)計(jì)Li-SPAN電池。具體而言,采用冰模板法構(gòu)建的SPAN陰極垂直排列結(jié)構(gòu)顯著改善了電極內(nèi)的鋰離子擴(kuò)散,此外,陰極與集成凝膠聚合物電解質(zhì)的整合增強(qiáng)了SPAN陰極的循環(huán)穩(wěn)定性。另外,在鋰金屬陽極上原位構(gòu)建MOF-on-COF(C-on-L)人工固體電解質(zhì)界面(SEI)層對于提高鋰陽極的穩(wěn)定性和有效抑制鋰枝晶的生長起著至關(guān)重要的作用。研究顯示,通過篩分效應(yīng),C-on-L@Li電極的鋰離子傳輸數(shù)達(dá)到了0.86,這種效應(yīng)促進(jìn)了鋰通量的均勻沉積,并延遲了枝晶的成核。因此,最終的Li-SPAN電池性能卓越,在1000次循環(huán)后仍能保持891.5 mAh g-1的高容量,而且容量衰減率極低,每次循環(huán)僅為 0.037%。這些結(jié)果展示了Li-SPAN電池的巨大實(shí)用潛力,并強(qiáng)調(diào)了集成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對實(shí)現(xiàn)長循環(huán)壽命電池的重要意義。
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