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Suppressing Dendrite Growth of a Lithium Metal Anode by Modifying Conventional Polypropylene Separators with a Composite Layer
ACS Applied Energy Materials ( IF 5.4 ) Pub Date : 2019-12-03 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsaem.9b01763 Tao Zhang 1 , Jun Yang 1 , Zhixin Xu 1 , Hongping Li 1 , Yongsheng Guo 2 , Chengdu Liang 2 , Jiulin Wang 1
ACS Applied Energy Materials ( IF 5.4 ) Pub Date : 2019-12-03 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsaem.9b01763 Tao Zhang 1 , Jun Yang 1 , Zhixin Xu 1 , Hongping Li 1 , Yongsheng Guo 2 , Chengdu Liang 2 , Jiulin Wang 1
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Lithium metal is a promising candidate anode for next generation high energy density batteries. However, the Li dendrite growth results in electrode degradation and safety hazards, obstructing its practical applications. Herein, we propose a facile and effective method to build a robust ion conductive layer on the lithium metal surface. A thin coating layer containing nano-Si and poly(acrylic acid) on the surface of the conventional separator would react with lithium metal after adding electrolytes, forming a protective layer composed of the Li–Si alloy and LiPAA, which is a good Li-ion conductor. Both the Li–Li symmetric and full cells (Li-LiFePO4 and Li–S) using this modified separator exhibited much better cycle stability than those using an unmodified one. The dendrite suppression and electrochemical performance enhancement should be attributed to the unique interfacial structure modification for uniform and accelerated Li+ flux and rich lithium deposition sites. These findings suggest that the lithium interfacial properties have a huge effect on lithium stripping/plating and that the proposed strategy would provide new insights toward high energy lithium metal batteries.
中文翻译：
通过修改具有复合层的常规聚丙烯隔膜，抑制锂金属阳极的枝晶生长
金属锂是下一代高能量密度电池的有希望的候选阳极。然而，锂枝晶的生长导致电极退化和安全隐患，阻碍了其实际应用。在此，我们提出了一种简便有效的方法来在锂金属表面上构建坚固的离子导电层。传统隔膜的表面上含有纳米硅和聚丙烯酸的薄涂层，在添加电解质后会与锂金属反应，形成由锂硅合金和锂磷铝酸锂组成的保护层，这是一种很好的锂离子电池。离子导体。Li-Li对称电池和全电池（Li-LiFePO 4和Li–S）使用这种改良的隔板比使用未改良的隔板表现出更好的循环稳定性。枝晶的抑制和电化学性能的提高应归因于独特的界面结构改性，以实现均匀且加速的Li +助熔剂和丰富的锂沉积位点。这些发现表明，锂的界面性质对锂的剥离/镀覆具有巨大的影响，并且所提出的策略将为高能锂金属电池提供新的见解。
更新日期：2019-12-03
中文翻译：
通过修改具有复合层的常规聚丙烯隔膜，抑制锂金属阳极的枝晶生长
金属锂是下一代高能量密度电池的有希望的候选阳极。然而，锂枝晶的生长导致电极退化和安全隐患，阻碍了其实际应用。在此，我们提出了一种简便有效的方法来在锂金属表面上构建坚固的离子导电层。传统隔膜的表面上含有纳米硅和聚丙烯酸的薄涂层，在添加电解质后会与锂金属反应，形成由锂硅合金和锂磷铝酸锂组成的保护层，这是一种很好的锂离子电池。离子导体。Li-Li对称电池和全电池（Li-LiFePO 4和Li–S）使用这种改良的隔板比使用未改良的隔板表现出更好的循环稳定性。枝晶的抑制和电化学性能的提高应归因于独特的界面结构改性，以实现均匀且加速的Li +助熔剂和丰富的锂沉积位点。这些发现表明，锂的界面性质对锂的剥离/镀覆具有巨大的影响，并且所提出的策略将为高能锂金属电池提供新的见解。
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