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Assessing Coulombic Efficiency in Lithium Metal Anodes
Chemistry of Materials ( IF 7.2 ) Pub Date : 2023-03-09 , DOI: 10.1021/acs.chemmater.2c03518
Abdolkhaled Mohammadi 1, 2, 3 , Sabrine Djafer 1 , Syreina Sayegh 4 , Andrew J. Naylor 2 , Mikhael Bechelany 4 , Reza Younesi 2, 3 , Laure Monconduit 1, 3, 5 , Lorenzo Stievano 1, 3, 5
Chemistry of Materials ( IF 7.2 ) Pub Date : 2023-03-09 , DOI: 10.1021/acs.chemmater.2c03518
Abdolkhaled Mohammadi 1, 2, 3 , Sabrine Djafer 1 , Syreina Sayegh 4 , Andrew J. Naylor 2 , Mikhael Bechelany 4 , Reza Younesi 2, 3 , Laure Monconduit 1, 3, 5 , Lorenzo Stievano 1, 3, 5
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Although lithium metal and anode-free rechargeable batteries (LMBs and AFBs) are phenomenal energy storage systems, the formation of lithium deposits with high surfaces during repeated plating–stripping cycles has hindered their practical applications. Recently, extensive efforts have been made to prevent the growth of high-surface lithium deposition, e.g., electrolyte modification, artificial coating deposition, lithiophilic current collectors, composite lithium metal electrodes, etc. In most of these approaches, Coulombic efficiency (CE) has been used as a quantifiable indicator for the reversibility of the LMBs and AFBs. The interpretation and validation of research results, however, are challenging since the measurement of CE is affected by several parameters related to battery assembly and testing. This study aims to unveil the interplay of several potentially overlooked parameters regulating the CE, such as stripping cutoff voltage, electrolyte quantity, precycling to form a solid electrode interphase (SEI), and electrode surface modification, by applying two alternative electrochemical methods. The hidden aspects of nucleation overpotential revealed by studying these parameters, as well as their influence on the composition and stability of the SEI, are discussed. Overall, this work provides an insightful understanding of the methods and parameters used for assessing the performance of LMBs and AFBs.
中文翻译:
评估锂金属阳极的库仑效率
尽管锂金属和无阳极可充电电池(LMB 和 AFB)是出色的储能系统,但在反复电镀-剥离循环过程中形成高表面锂沉积物阻碍了它们的实际应用。最近,已经做出了广泛的努力来防止高表面锂沉积的增长,例如电解质改性、人工涂层沉积、亲锂集电器、复合锂金属电极等。在大多数这些方法中,库仑效率 (CE) 具有被用作 LMB 和 AFB 可逆性的量化指标。然而,研究结果的解释和验证具有挑战性,因为 CE 的测量受到与电池组装和测试相关的多个参数的影响。本研究旨在通过应用两种替代电化学方法揭示几个可能被忽视的调节 CE 的参数的相互作用,例如剥离截止电压、电解液量、预循环以形成固体电极界面 (SEI) 和电极表面改性。讨论了通过研究这些参数揭示的成核过电位的隐藏方面,以及它们对 SEI 的组成和稳定性的影响。总的来说,这项工作提供了对用于评估 LMB 和 AFB 性能的方法和参数的深刻理解。通过应用两种替代的电化学方法。讨论了通过研究这些参数揭示的成核过电位的隐藏方面,以及它们对 SEI 的组成和稳定性的影响。总的来说,这项工作提供了对用于评估 LMB 和 AFB 性能的方法和参数的深刻理解。通过应用两种替代的电化学方法。讨论了通过研究这些参数揭示的成核过电位的隐藏方面,以及它们对 SEI 的组成和稳定性的影响。总的来说,这项工作提供了对用于评估 LMB 和 AFB 性能的方法和参数的深刻理解。
更新日期:2023-03-09
中文翻译:

评估锂金属阳极的库仑效率
尽管锂金属和无阳极可充电电池(LMB 和 AFB)是出色的储能系统,但在反复电镀-剥离循环过程中形成高表面锂沉积物阻碍了它们的实际应用。最近,已经做出了广泛的努力来防止高表面锂沉积的增长,例如电解质改性、人工涂层沉积、亲锂集电器、复合锂金属电极等。在大多数这些方法中,库仑效率 (CE) 具有被用作 LMB 和 AFB 可逆性的量化指标。然而,研究结果的解释和验证具有挑战性,因为 CE 的测量受到与电池组装和测试相关的多个参数的影响。本研究旨在通过应用两种替代电化学方法揭示几个可能被忽视的调节 CE 的参数的相互作用,例如剥离截止电压、电解液量、预循环以形成固体电极界面 (SEI) 和电极表面改性。讨论了通过研究这些参数揭示的成核过电位的隐藏方面,以及它们对 SEI 的组成和稳定性的影响。总的来说,这项工作提供了对用于评估 LMB 和 AFB 性能的方法和参数的深刻理解。通过应用两种替代的电化学方法。讨论了通过研究这些参数揭示的成核过电位的隐藏方面,以及它们对 SEI 的组成和稳定性的影响。总的来说,这项工作提供了对用于评估 LMB 和 AFB 性能的方法和参数的深刻理解。通过应用两种替代的电化学方法。讨论了通过研究这些参数揭示的成核过电位的隐藏方面,以及它们对 SEI 的组成和稳定性的影响。总的来说,这项工作提供了对用于评估 LMB 和 AFB 性能的方法和参数的深刻理解。