ACS Nano：一维多孔锂约束宿主，锂金属电池稳定循环1000次！

2023年10月10日上午10:11 • 顶刊解读

锂约束核壳宿主已被广泛研究，因为它们可通过降低有效电流密度和在连续循环期间将锂储存在核心空间内，来缓解锂枝晶的生长和体积变化。但由于碳壳阻碍了锂离子的运动，尤其是在较高的电流密度和容量下，这些宿主的表面会出现不必要的锂生长（即顶部沉积），从而导致电化学性能不佳。

韩国中央大学Janghyuk Moon、电工技术研究所Byung Gon Kim等提出了一种具有亲锂性Au的一维多孔锂约束宿主（Au@PHCF），它是通过可扩展的双喷嘴电纺技术合成的。

图1. 材料制备及表征

由于相互连接的导电网络可以降低有效电流密度，中空的核心空间可以通过亲锂金纳米粒子储存锂，多孔的外壳设计可以实现便捷的锂离子传输，Au@PHCF减轻了锂的顶层沉积以及预制SEI层的断裂，因此与除多孔外壳结构或包含金纳米粒子外几乎形状相似的对照组相比，即使在5 mA cm^-2的高电流密度下也显示出更好的库伦效率(CE)。

图2. 半电池性能

此外，LiFePO₄ (LFP)全电池和包含4 mAh cm^-2锂的Au@PHCF的对称电池分别在超过1000次和2000次循环中表现出显著改善的循环性能，并且大面积软包电池（负/正容量，n/p比为1）也提供了超过160次以上的稳定循环。

有限元素分析表明，Au的结构优势和亲锂性可以促进在高电流密度下通过Au@PHCF的核心空间进行可逆的储锂。这项研究强调了在大电流测试条件下，多孔壳设计对稳定和快速充电的锂金属电池的重要性。

图3. 全电池性能

One-Dimensional Porous Li-Confinable Hosts for High-Rate and Stable Li-Metal Batteries. ACS Nano 2022. DOI: 10.1021/acsnano.2c01309

ACS Nano：一维多孔锂约束宿主，锂金属电池稳定循环1000次！

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