锂金属电池中非活性锂的量化
材料科学
2019-09-16 v3
摘要
非活性锂（Li）的形成是锂金属电池容量衰减和灾难性失效的直接原因。然而，由于缺乏有效的诊断工具来准确区分和量化固态电解质界面（SEI）组分中的 Li+ 与电隔离的未反应金属 Li0（二者共同构成非活性锂），非活性锂的化学组成和原子级结构很少被研究。本文通过引入一种新分析方法——滴定气相色谱（TGC），可准确量化金属 Li0 对非活性锂总量的贡献。我们发现，主导非活性锂和容量衰减的是 Li0，而非电化学形成的 SEI。利用低温电子显微镜进一步研究非活性锂的微观结构和纳米结构，我们发现 Li0 被绝缘的 SEI 包围，失去了与体相电极的电子导电通路。将 Li0 全局含量的测量与其局域原子结构的观测相结合，我们揭示了不同电解质中非活性锂的形成机制，并确定了锂金属沉积与剥离过程中库仑效率低的真正根本原因。我们最终提出了实现高效锂沉积与剥离的策略，以使锂金属负极用于下一代高能量电池。
引用
@article{arxiv.1811.01029,
title = {Quantifying Inactive Lithium in Lithium Metal Batteries},
author = {Chengcheng Fang and Jinxing Li and Minghao Zhang and Yihui Zhang and Fan Yang and Jungwoo Z. Lee and Min-Han Lee and Judith Alvarado and Marshall A. Schroeder and Yangyuchen Yang and Bingyu Lu and Nicholas Williams and Miguel Ceja and Li Yang and Mei Cai and Jing Gu and Kang Xu and Xuefeng Wang and Ying Shirley Meng},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.01029},
year = {2019}
}