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Large-Scale Modification of Commercial Copper Foil with Lithiophilic Metal Layer for Li Metal Battery.
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2020-01-14 , DOI: 10.1002/smll.201905620 Shiqiang Cui 1, 2, 3 , Pengbo Zhai 3 , Weiwei Yang 3 , Yi Wei 4 , Jing Xiao 3 , Libo Deng 1, 2 , Yongji Gong 3
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2020-01-14 , DOI: 10.1002/smll.201905620 Shiqiang Cui 1, 2, 3 , Pengbo Zhai 3 , Weiwei Yang 3 , Yi Wei 4 , Jing Xiao 3 , Libo Deng 1, 2 , Yongji Gong 3
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The application and development of lithium metal battery are severely restricted by the uncontrolled growth of lithium dendrite and poor cycle stability. Uniform lithium deposition is the core to solve these problems, but it is difficult to be achieved on commercial Cu collectors. In this work, a simple and commercially viable strategy is utilized for large-scale preparation of a modified planar Cu collector with lithiophilic Ag nanoparticles by a simple substitution reaction. As a result, the Li metal shows a cobblestone-like morphology with similar size and uniform distribution rather than Li dendrites. Interestingly, a high-quality solid electrolyte interphase layer in egg shell-like morphology with fast ion diffusion channels is formed on the interface of the collector, exhibiting good stability with long-term cycles. Moreover, at the current density of 1 mA cm-2 for 1 mAh cm-2 , the Ag modified planar Cu collector shows an ultralow nucleation overpotential (close to 0 mV) and a stable coulombic efficiency of 98.54% for more than 600 cycles as well as long lifespan beyond 900 h in a Li|Cu-Ag@Li cell, indicating the ability of this method to realize stable Li metal batteries. Finally, full cells paired with LiNi0.8 Co0.1 Mn0.1 O2 show superior rate performance and stability compared with those paired with Li foil.
中文翻译：
用于锂金属电池的带有亲硫金属层的商用铜箔的大规模改性。
锂枝晶生长不受控制，循环稳定性差，严重制约了锂金属电池的应用和发展。均匀的锂沉积是解决这些问题的核心，但在商用铜集电器上很难实现。在这项工作中，一种简单且商业可行的策略被用于通过简单的取代反应大规模制备具有亲硫性Ag纳米粒子的改性平面Cu集电极。结果，锂金属显示出具有相似大小和均匀分布的鹅卵石状形态，而不是锂树枝状。有趣的是，在集电极的界面上形成了具有快速离子扩散通道的蛋壳状形态的高质量固体电解质中间层，在长期循环下表现出良好的稳定性。此外，在1 mA cm-2的电流密度和1 mAh cm-2的电流密度下，Ag改性的平面Cu集电极显示出超低的成核超电势（接近0 mV），并且在600个以上的循环中以及98.54％的稳定库仑效率，以及Li | Cu-Ag @ Li电池的使用寿命超过900 h，表明该方法具有实现稳定的Li金属电池的能力。最后，与LiNi0.8 Co0.1 Mn0.1 O2配对的全电池比与Li箔配对的全电池显示出更高的倍率性能和稳定性。
更新日期：2020-02-07
中文翻译：
用于锂金属电池的带有亲硫金属层的商用铜箔的大规模改性。
锂枝晶生长不受控制，循环稳定性差，严重制约了锂金属电池的应用和发展。均匀的锂沉积是解决这些问题的核心，但在商用铜集电器上很难实现。在这项工作中，一种简单且商业可行的策略被用于通过简单的取代反应大规模制备具有亲硫性Ag纳米粒子的改性平面Cu集电极。结果，锂金属显示出具有相似大小和均匀分布的鹅卵石状形态，而不是锂树枝状。有趣的是，在集电极的界面上形成了具有快速离子扩散通道的蛋壳状形态的高质量固体电解质中间层，在长期循环下表现出良好的稳定性。此外，在1 mA cm-2的电流密度和1 mAh cm-2的电流密度下，Ag改性的平面Cu集电极显示出超低的成核超电势（接近0 mV），并且在600个以上的循环中以及98.54％的稳定库仑效率，以及Li | Cu-Ag @ Li电池的使用寿命超过900 h，表明该方法具有实现稳定的Li金属电池的能力。最后，与LiNi0.8 Co0.1 Mn0.1 O2配对的全电池比与Li箔配对的全电池显示出更高的倍率性能和稳定性。
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