中國科大 大幅提升鋰金屬電池循環(huán)穩(wěn)定性

近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院姚宏斌課題組與合作者，在金屬鹵化物鈣鈦礦導(dǎo)鋰層的構(gòu)建和應(yīng)用研究中取得重要進(jìn)展。研究人員利用氯基金屬鹵化物鈣鈦礦寬帶隙、成膜性好、制備簡單等優(yōu)勢，開發(fā)出基于金屬鹵化物鈣鈦礦的梯度導(dǎo)鋰層，實現(xiàn)了金屬鋰負(fù)極與電解液的隔離，大幅度提升了鋰金屬電池的循環(huán)穩(wěn)定性。該成果近日發(fā)表在《自然—通訊》上。

研究人員發(fā)現(xiàn)，利用旋涂法制備的金屬氯基鈣鈦礦具有容納和傳輸鋰離子的特性。研究人員發(fā)展了方便的固相轉(zhuǎn)印方法，將旋涂法制備的高質(zhì)量氯基鈣鈦礦薄膜原位轉(zhuǎn)移到鋰箔表面，形成具有梯度結(jié)構(gòu)的導(dǎo)鋰層。該金屬鹵化物鈣鈦礦導(dǎo)鋰層可以改善電解液與鋰金屬的界面問題，實現(xiàn)致密的鋰金屬沉積和脫出，避免了鋰枝晶生長和鋰金屬電極的粉化。鋰金屬全電池電化學(xué)循環(huán)測試表明，在金屬鹵化物鈣鈦礦導(dǎo)鋰層的保護(hù)下，鋰電池的穩(wěn)定性顯著提升。

該工作是金屬鹵化物鈣鈦礦材料在鋰金屬負(fù)極界面導(dǎo)鋰層應(yīng)用的首次嘗試，并且給出了該材料高鋰離子傳導(dǎo)性能的有力證據(jù)。審稿人認(rèn)為，此工作是首次報道使用金屬鹵化物鈣鈦礦作為鋰金屬負(fù)極的保護(hù)層。金屬鹵化物豐富的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定的框架，將為新型固態(tài)電解質(zhì)設(shè)計和高性能鋰金屬電池構(gòu)筑提供更多的可行性思路。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-020-15643-9