将非晶碳质结构与锂金属负极的日历老化抗性相关联

《Journal of Energy Chemistry》：Correlating amorphous carbonaceous structure to calendar aging resistance of Lithium Metal Anodes

　　

徐启科|苟兆林|杨飞阳|张新宇|王俊策|甘思琪|张存忠|苏月峰|姚颖

摘要

活性锂金属阳极（LMAs）会受到电解液的腐蚀，从而导致电池容量下降和性能恶化。尽管已经开发出了先进的电解液和人工固体电解质界面（SEI）来解决这一问题，但这不可避免地会增加复杂的电池化学系统的复杂性。本文提出了一种新的机制，将非晶碳结构与LMAs的抗日历老化性能联系起来。研究使用了结构相似、元素组成和表面官能团相同的碳样品（高非晶度碳HAC和低非晶度碳LAC）。由于HAC具有更多的碳缺陷作为成核位点，在不同的电流密度（0.2–4.0 mA cm?2）下，其成核过电位始终低于LAC，从而有效地促进了球形锂核的形成并实现了致密的沉积。此外，由于HAC的晶格间距较大，其在界面处形成了富阴离子的溶剂化结构，进而促进了富含无机物的SEI的形成。因此，通过同时优化成核过程和界面特性，显著提高了LMAs的抗日历老化能力。这种碳微观结构与LMAs保护性能之间的关联为设计下一代电池提供了新的途径。