AFM: PM475的双重保护作用! 增强锂金属电池阳极和阴极的稳定性

高分子能源 · 公众号 · · 2024-01-29 08:15

正文

对高能存储解决方案日益增长的需求引起了人们对商用锂离子电池( LIB )局限性的关注。虽然锂金属电池（LMB）有望成为一种替代品，但在循环过程中，锂阳极和富镍层状阴极的界面不稳定阻碍了它们的实际应用。本研究引入了一种具有成本效益的双功能成膜添加剂：聚乙二醇二丙烯酸酯（PM475）。 PM475是一种富含含氧官能团的长链有机分子，可在金属锂正极和富镍 Li[Ni x Co y Mn 1−x−y ]O 2 (NCM) 负极上形成灵活稳定的保护界面。这种PM475增强了锂正极上的固体电解质界面（SEI）成分，有效抑制了锂枝晶的生长。此外，它还能在富镍NCM正极上形成均匀的界面层，从而显著提高电池的循环寿命。因此，锂对称电池在2 mA cm ^-2 的条件下可持续循环400 小时，而 Li ||NCM811全电池在20 mg cm ^-2 的高正极负载下于1 C条件下循环250 次后，容量保持率从44.3%提高到88.4%，令人印象深刻。这项研究表明，PM475是提高LMB性能的高效添加剂，为未来的高能量密度存储系统提供了一条前景广阔的途径。

图文简介

a) PM475分子对锂阳极和NCM811阴极的作用机理图;未添加PM475(b,c)和添加PM475(d,e)时铜箔表面锂沉积的SEM图像;不含(f)和含PM475(g)的锂沉积原位光学显微镜图像。

a) 在电流密度为0.2 mA cm ^-2 和容量为 1 mAh cm ^-2 的条件下，含PM475和不含PM475的电解质中的锂||铜电池的库仑效率（CE）测试；b-d) 在电流密度为1.0 mA cm ^-2 和容量为 0.5 mAh c m ^-2 的条件下，锂对称电池的电压-时间曲线；在1 mA cm ^-2 -0. 5 mAh cm ^-2 下循环100 次的SEM图像（无 PM475时（e,g）和有PM475时（f,h））；i-k）电流密度为2.0 mA cm ^-2 和容量为1. 0 mAh cm ^-2 条件下的电压-时间曲线；在 0.2 mA cm ^-2