用于高性能可充电锂电池的玻璃态锂金属负极
应用物理
2020-12-02 v2 无序系统与神经网络
材料科学
摘要
从分子、晶格到电极层面控制纳米结构在实践中仍属技艺，其中金属沉积物的成核与生长仍需更基础的理解与精确控制，以塑造微结构及其性质。这对于实现无枝晶、高电化学可逆性的锂金属负极以用于实用高性能可充电锂电池至关重要。本文使用冷冻透射电子显微镜捕获锂金属沉积物在早期成核阶段的动态生长与原子结构，揭示了随电流密度与沉积时间变化的从非晶无序态到晶化有序态的相变。反应分子动力学模拟描绘了跨大空间与时间尺度的实时原子相互作用。结果表明，伴随非晶到晶化相变的凝聚需要充足的火用、迁移率与时间来进行，这与经典成核理论预测相反。这些可变性产生了不同的动力学路径与时间演化，导致纳米尺度域中不同有序与无序程度的纳米结构，主导了锂金属电极的形貌演化与可逆性。与晶态锂相比，非晶/玻璃态锂在高能可充电电池中循环寿命更优，且是实现长循环寿命高动力学稳定性的理想结构。
引用
@article{arxiv.1910.11513,
title = {Glassy Li Metal Anode for High-Performance Rechargeable Li Batteries},
author = {Xuefeng Wang and Gorakh Pawar and Yejing Li and Xiaodi Ren and Minghao Zhang and Bingyu Lu and Abhik Banerjee and Ping Liu and Eric J. Dufek and Ji-Guang Zhang and Jie Xiao and Jun Liu and Ying Shirley Meng and Boryann Liaw},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.11513},
year = {2020}
}
备注
29 pages, 8 figures