合金辅助稳定袋式电池中的薄锂金属负极

《Journal of Materials Chemistry A》：Alloy-assisted stabilization of thin Li metal anodes in pouch-type cells

锂金属负极枝晶抑制与高能密度电池设计：金属三氟甲磺酸盐添加剂通过合金化稳定锂沉积并形成LiF-SEI界面层，显著提升薄锂负极电池循环寿命和库仑效率，在实装包式电池中实现150次循环82.3%容量保持率及优异倍率性能。

　　

采用薄锂（Li）金属阳极的锂金属电池（LMBs）相比使用厚锂阳极的传统LMBs具有更高的能量密度。然而，锂金属阳极容易发生不可控的枝晶形成，从而导致循环寿命短和库仑效率（CE）低。为了解决这些问题，我们提出了金属三氟甲磺酸盐（M_x(CF₃SO₃)_y，即MTFMS，其中M可以是Li、Zn、Cu、Ag或Mg）作为电解质添加剂，以抑制枝晶形成并提高电池的循环性能。有趣的是，MTFMS中的金属（M）通过与锂的合金化反应促进了稳定的锂沉积。此外，–CF₃官能团形成的稳定富LiF固体电解质界面（SEI）进一步抑制了枝晶的形成。使用MTFMS的Li‖Cu电池在循环初期显示出高达96.6%的库仑效率，并具有显著的过电位缓冲能力。另外，由MTFMS组成的Li‖Li对称电池在超过500小时的循环中表现出优异的循环性能。在袋式电池模式下，使用MTFMS组装的LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂（NMC811）全电池（采用厚度≤50 μm的薄锂金属阳极），在 praktically 控制的N/P和E/C比例下，其容量保持率在150次循环后仍能达到82.3%，同时具有出色的倍率性能，尤其是使用MgTFMS时。将MTFMS作为添加剂引入，将为使用薄锂金属阳极的高能量密度LMBs的设计开辟一个新的框架。