不可控的锂枝晶生长、严重的体积膨胀以及脆弱的固态电解质中间相(SEI)严重制约了锂金属电池(LMBs)的实际应用。在本研究中,我们成功设计合成了一类具有碳纳米管基底的硫化超交联聚苯乙烯刷(CNT-g-sxPS),并将其用作新型的三维锂金属载体...不可控的锂枝晶生长、严重的体积膨胀以及脆弱的固态电解质中间相(SEI)严重制约了锂金属电池(LMBs)的实际应用。在本研究中,我们成功设计合成了一类具有碳纳米管基底的硫化超交联聚苯乙烯刷(CNT-g-sxPS),并将其用作新型的三维锂金属载体。CNT-g-sxPS的层次化大孔、中孔和微孔能够促进锂离子的传输,缓解锂负极的体积变化,提供高比表面积以降低局部电流密度,从而实现快速且均匀的锂沉积/剥离。同时,孔骨架表面均匀分布的含硫基团可以与锂原位反应生成含Li2S的SEI,有利于构筑稳定的负极/电解液界面。此外,碳纳米管基底还能提供快速的电子传输路径。因此,利用CNT-g-sxPS负载的锂金属负极(CNT-g-sxPS@Cu/Li)组装的Li|Li对称电池在1 mA cm^(-2)、1 mAh cm^(-2)下可稳定循环超过500 h。当与磷酸铁锂正极(LFP)匹配时,利用CNT-g-sxPS@Cu/Li负极组装的全电池在1 C下循环600圈后仍然具有101 mAh g^(-1)的放电比容量,容量保持率为77%。展开更多
文摘不可控的锂枝晶生长、严重的体积膨胀以及脆弱的固态电解质中间相(SEI)严重制约了锂金属电池(LMBs)的实际应用。在本研究中,我们成功设计合成了一类具有碳纳米管基底的硫化超交联聚苯乙烯刷(CNT-g-sxPS),并将其用作新型的三维锂金属载体。CNT-g-sxPS的层次化大孔、中孔和微孔能够促进锂离子的传输,缓解锂负极的体积变化,提供高比表面积以降低局部电流密度,从而实现快速且均匀的锂沉积/剥离。同时,孔骨架表面均匀分布的含硫基团可以与锂原位反应生成含Li2S的SEI,有利于构筑稳定的负极/电解液界面。此外,碳纳米管基底还能提供快速的电子传输路径。因此,利用CNT-g-sxPS负载的锂金属负极(CNT-g-sxPS@Cu/Li)组装的Li|Li对称电池在1 mA cm^(-2)、1 mAh cm^(-2)下可稳定循环超过500 h。当与磷酸铁锂正极(LFP)匹配时,利用CNT-g-sxPS@Cu/Li负极组装的全电池在1 C下循环600圈后仍然具有101 mAh g^(-1)的放电比容量,容量保持率为77%。
