科學家大幅提升鋰金屬電池循環穩定性
時間:2020-04-23 11:33來源:中國科學報 作者:楊凡
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近日，中國科學技術大學化學與材料學院姚宏斌課題組與合作者，在金屬鹵化物鈣鈦礦導鋰層的構建和應用研究中取得重要進展。研究人員利用氯基金屬鹵化物鈣鈦礦寬帶隙、成膜性好、制備簡單等優勢，開發出基于金屬鹵化物鈣鈦礦的梯度導鋰層，實現了金屬鋰負極與電解液的隔離，大幅度提升了鋰金屬電池的循環穩定性。該成果近日發表在《自然—通訊》上。
研究人員發現，利用旋涂法制備的金屬氯基鈣鈦礦具有容納和傳輸鋰離子的特性。研究人員發展了方便的固相轉印方法，將旋涂法制備的高質量氯基鈣鈦礦薄膜原位轉移到鋰箔表面，形成具有梯度結構的導鋰層。該金屬鹵化物鈣鈦礦導鋰層可以改善電解液與鋰金屬的界面問題，實現致密的鋰金屬沉積和脫出，避免了鋰枝晶生長和鋰金屬電極的粉化。鋰金屬全電池電化學循環測試表明，在金屬鹵化物鈣鈦礦導鋰層的保護下，鋰電池的穩定性顯著提升。
該工作是金屬鹵化物鈣鈦礦材料在鋰金屬負極界面導鋰層應用的首次嘗試，并且給出了該材料高鋰離子傳導性能的有力證據。審稿人認為，此工作是首次報道使用金屬鹵化物鈣鈦礦作為鋰金屬負極的保護層。金屬鹵化物豐富的結構和穩定的框架，將為新型固態電解質設計和高性能鋰金屬電池構筑提供更多的可行性思路。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-020-15643-9
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