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Stable Lithium Metal Anode Enabled by 3D Soft Host.
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-05-29 , DOI: 10.1021/acsami.0c08029 Hua Wang 1 , Jinyi Wu 1 , Lixia Yuan 1 , Zhen Li 1 , Yunhui Huang 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-05-29 , DOI: 10.1021/acsami.0c08029 Hua Wang 1 , Jinyi Wu 1 , Lixia Yuan 1 , Zhen Li 1 , Yunhui Huang 1
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Lithium (Li) metal is among the most promising anode materials for next-generation rechargeable batteries. However, inevitable Li dendrite growth and huge volume expansion severely restrict its practical application. Here, we propose a melamine sponge@silver nanowires (MS@AgNWs) current collector to achieve highly reversible Li storage. By combining the strength advantages of lithophilic nanoseeds, 3D current rectification structure and stress-releasing soft substrate, the MS@AgNWs host can successfully release the compress stress generated during the Li-plating process and hence give rise to uniform Li deposition. In particular, the MS@AgNWs-Li composite anode shows high Coulomb efficiency of 99.1% over 300 cycles and ultralow overpotentials of 10 mV at 1 mA cm–2 and 19 mV at 2 mA h cm–2. Superior long-term cycle stability over 1000 h is attained in symmetric cell under various densities. The assembled full cells with LiFePO4 cathode deliver excellent cycle performance with capacity retention of 138.2 mAh g–1 at 1C after 400 cycles and outstanding rate performance (discharge capacity of 119 mAh g–1 at 10 C). Scalable fabrication of 3D MS@AgNWs flexible host can be easily realized, which is potential for developing practical flexible Li metal based batteries.
中文翻译：
由3D Soft Host启用的稳定锂金属阳极。
锂（Li）金属是下一代可充电电池最有希望的负极材料之一。然而，不可避免的锂枝晶生长和大量的膨胀严重限制了其实际应用。在这里，我们提出了一种三聚氰胺海绵@银纳米线（MS @ AgNWs）集电器，以实现高度可逆的锂存储。通过结合亲石性纳米种子的强度优势，3D电流整流结构和释放应力的软质基底，MS @ AgNWs主体可以成功释放在Li镀过程中产生的压缩应力，从而产生均匀的Li沉积。特别是，MS @ AgNWs-Li复合阳极在300个循环中显示出99.1％的高库仑效率，在1 mA cm –2时为10 mV和在2 mA h cm –2时为19 mV的超低过电势。。在各种密度下的对称电池中，均可获得超过1000小时的出色长期循环稳定性。组装好的带有LiFePO 4阴极的全电池可提供出色的循环性能，经过400次循环后，在1C下的容量保持率为138.2 mAh g –1，并具有出色的速率性能（在10 C下的放电容量为119 mAh g –1）。可以轻松实现3D MS @ AgNWs柔性主机的可扩展制造，这对于开发实用的基于锂金属的柔性电池具有潜力。
更新日期：2020-05-29
中文翻译：
由3D Soft Host启用的稳定锂金属阳极。
锂（Li）金属是下一代可充电电池最有希望的负极材料之一。然而，不可避免的锂枝晶生长和大量的膨胀严重限制了其实际应用。在这里，我们提出了一种三聚氰胺海绵@银纳米线（MS @ AgNWs）集电器，以实现高度可逆的锂存储。通过结合亲石性纳米种子的强度优势，3D电流整流结构和释放应力的软质基底，MS @ AgNWs主体可以成功释放在Li镀过程中产生的压缩应力，从而产生均匀的Li沉积。特别是，MS @ AgNWs-Li复合阳极在300个循环中显示出99.1％的高库仑效率，在1 mA cm –2时为10 mV和在2 mA h cm –2时为19 mV的超低过电势。。在各种密度下的对称电池中，均可获得超过1000小时的出色长期循环稳定性。组装好的带有LiFePO 4阴极的全电池可提供出色的循环性能，经过400次循环后，在1C下的容量保持率为138.2 mAh g –1，并具有出色的速率性能（在10 C下的放电容量为119 mAh g –1）。可以轻松实现3D MS @ AgNWs柔性主机的可扩展制造，这对于开发实用的基于锂金属的柔性电池具有潜力。
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