封面故事:可防空氣的鋰金屬,為「蛋糕」蓋上保護罩

2021-02-11 研之有道

鋰金屬被認為是下一代高能量密度可充電電池的最終陽極選擇,對實際生產和實際應用鋰金屬電池具有重要意義。

但是,由於反應活性高,鋰金屬暴露在潮溼空氣中時會受到嚴重的腐蝕甚至潛在的安全危害。

處於這種環境之中的鋰金屬,就如同一塊香甜的「蛋糕」,美味可口卻毫無「防護」,處於被「偷吃」掉的危險之中。


而且因為鋰金屬的空氣/水分穩定性差,操作條件苛刻,安全隱患嚴重,嚴重阻礙了鋰金屬從實驗室向工業的轉化。

因此,如何為「蛋糕」蓋上「保護罩」、防止鋰金屬被腐蝕,成為亟待破解的難題。

本期的封面故事,就帶大家賞析:可防空氣的鋰金屬,為「蛋糕」蓋上保護罩。

Air-stable means more: designing air-defendable lithium metals for safe and stable batteries

封面設計師:George

學術支持:Nancy

文章連結:

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/MH/D0MH01030H#!divAbstract

摘要:

Lithium (Li) metal has been considered as the ultimate anode choice for the next-generation high energy density rechargeable batteries. However, besides the critical issues in electrochemistry such as interfacial stability and dendrite growth, stringent operation conditions and safety concerns induced by the poor air/moisture stability of Li metal largely hinder its transformation from laboratory to industry. Because of the high reactivity, Li metal suffers from severe corrosion or even potential safety hazards when exposed to humid air. Therefore, recent progress in enhancing the stability of Li metal in ambient air is of great significance for real-world mass production and practical application of lithium metal batteries (LMBs). This review focuses on the development of air-stable and high-performance Li metals to facilitate cost-effective fabrication of safety-enhanced LMBs. Surface modification and architecture design of Li anodes are identified as two most important directions to achieve the goal. The strategies that simultaneously enhance air/water-resistance and electrochemical properties are summarized, and the perspectives and future directions targeting the commercialization of air-stable LMBs are discussed.


在科研期刊封面中,經常能夠看到一些擬人或卡通化的表現手法,設計出或可愛、或新奇的卡通形象。

而本次封面就採用了卡通的方式,將「提高鋰電池在空氣中的穩定性」這一過程生動可愛得呈現出來,打破以往嚴肅刻板的封面形象,讓人眼前一亮。

在封面中,兩塊誘人的新鮮出爐的蛋糕佔據了大部分的畫面,蛋糕的英文代表著,這些蛋糕正是今日的主角——「鋰金屬」。

而鋰金屬的旁邊,圍繞著四個來偷吃的飢餓「小人」。其中,綠色小人代表著「H₂O」,黃色小人則代表著「O2」,這兩者正是嚴重腐蝕鋰金屬、損害其穩定性的「罪魁禍首」。

正如封面右邊的畫面,暴露在外的「鋰金屬」已經輕易地被黃色、綠色小人偶切開,而它們正一臉滿足地品嘗著自己偷來的「鋰金屬」,悠閒地在鋰電池「蛋糕」上休息玩耍。


但是另一側,情況卻截然不同。「小偷」們臉上愉快、輕鬆的表情消失了,取而代之的是焦躁與無奈。

它們正使用斧子、電鋸等各種工具,沿著鋰電池的「保護罩」邊沿進行破壞,可是「保護罩」紋絲不動,讓這些「偷吃小賊」們束手無策。

這正代表了高性能鋰電池與以往相比,在空氣穩定性方面取得了巨大進步。

《Materials Horizons》是出版高質量、創新材料科學的領先期刊。

該雜誌側重於展示新概念或新思維方式(概念上的進步)的原創研究,而不是主要報告技術進步。同時,具有真正突破性進展的優秀文章,如僅記錄材料性能的文章,也可能在雜誌上發表。

期刊致力於推動材料科學的發展,鼓勵思考新的出乎意料的觀察、新的方向和新的洞察力,堅持發表的研究必須對廣泛的讀者有重大的普遍利益。

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