Nat. Mater.:用於高性能可充電鋰電池的鋰金屬玻璃負極

2021-02-24 學研加

儘管有關鋰的成核和生長過程仍然是個謎，尤其是在納米級，但鋰一直被認為是高能可充電鋰電池的理想負極。為了探索鋰金屬的電沉積行為，已經開發了各種實驗技術來捕捉鋰金屬在不同階段和條件下的動力學過程，並探索其結構演變。雖然利用原位，Operando顯微鏡可以讓我們實時觀察到微觀結構的演變，但仍然很難捕捉到鋰金屬開始形核並隨後生長成穩定的微觀結構時鋰沉積的初始階段。為了將探測極限提高到納米甚至原子尺度，冷凍保護具有重要意義，以最大限度地減少束流損傷，同時保持鋰鍍層的固有結構。近年來，冷凍透射電子顯微鏡(Cryo-TEM)已被證明可用於研究鋰金屬的納米結構，揭示其結晶度和固體電解質中間相的變化。

有鑑於此，加州大學聖地牙哥分校Ying Shirley Meng，愛達荷州國家實驗室Boryann Liaw報導了利用冷凍透射電子顯微鏡研究了鋰金屬鍍層在形核和生長過程中不同瞬態下納米結構的演變，觀察到了隨電流密度和沉積時間變化的無序-有序相變(DOPT)。


文章要點

1）反應分子動力學(r-MD)模擬描述了原子在空間和時間尺度上的相互作用，以幫助理解動力學。

2）與晶態鋰相比，玻璃態鋰具有更好的電化學可逆性，是高能可充電鋰電池理想的結構。

研究發現將晶核的結晶度與隨後納米結構和形貌的生長聯繫起來，並為控制和塑造鋰金屬的介觀結構以實現高性能的二次鋰電池提供了策略。


Wang, X., Pawar, G., Li, Y. et al. Glassy Li metal anode for high-performance rechargeable Li batteries. Nat. Mater. (2020)DOI：10.1038/s41563-020-0729-1https://doi.org/10.1038/s41563-020-0729-1能源谷組建了多個高水平碩士博士交流群，進群可以先加小編微信號(lishuo03)，備註暱稱+單位+研究方向，謝謝。

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