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A Lithiophilic 3D Conductive Skeleton for High Performance Li Metal Battery
ACS Applied Energy Materials ( IF 5.4 ) Pub Date : 2020-07-06 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsaem.0c00055 Jun-ru Wang 1 , Meng-meng Wang 1 , Xiao-dong He 1 , Shuo Wang 1 , Jie-min Dong 1 , Fei Chen 1 , Aqsa Yasmin 1 , Chun-hua Chen 1
ACS Applied Energy Materials ( IF 5.4 ) Pub Date : 2020-07-06 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsaem.0c00055 Jun-ru Wang 1 , Meng-meng Wang 1 , Xiao-dong He 1 , Shuo Wang 1 , Jie-min Dong 1 , Fei Chen 1 , Aqsa Yasmin 1 , Chun-hua Chen 1
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Li metal is considered as an ideal anode material for next-generation high energy density batteries. However, the huge volume change during cycling and uncontrollable Li dendrites growth represent the main issues of a Li metal anode, resulting in a short lifespan, low Coulombic efficiency, and serious safety risks. Herein, a modified 3D conductive skeleton is obtained via a facial replacement reaction to introduce a Sb layer on the surface of a commercial Cu foam. In this way, a lithiophilic Li–Sb layer can be in situ formed during the cell activation. This modified Cu foam can accommodate the volume changes accompanying the cycling and reduce the local current density. The lithiophilic Li–Sb layer can guide smooth Li plating/stripping without forming Li dendrites. Consequently, such a Sb-modified Cu foam substrate displays a stable and high Coulombic efficiency over 600 cycles in half cells and a super long lifespan over 1800 h in asymmetrical cells. Moreover, the lithium full cells constructed by coupling it with a LiFePO4 cathode also demonstrate excellent cycling performance over 300 cycles at 5 C.
中文翻译：
高性能锂金属电池的亲硫3D导电骨架
锂金属被认为是下一代高能量密度电池的理想负极材料。然而，循环过程中的巨大体积变化和不可控的锂树枝状晶体的生长代表了锂金属阳极的主要问题，导致使用寿命短，库仑效率低和严重的安全风险。在此，通过面部替换反应获得改性的3D导电骨架，以在商业Cu泡沫的表面上引入Sb层。这样，可以在细胞活化过程中原位形成亲硫的Li–Sb层。这种改性的铜泡沫可以适应循环过程中的体积变化，并降低局部电流密度。亲硫的Li–Sb层可以引导平滑的Li镀层/剥离，而不会形成Li树枝状晶体。所以，这种Sb改性的Cu泡沫基材在半电池中经过600个循环显示出稳定的高库仑效率，在不对称电池中在1800 h以上显示出超长的使用寿命。此外，锂全电池是通过将其与LiFePO耦合而构建的4阴极在5 C下还显示了超过300次循环的出色循环性能。
更新日期：2020-07-06
中文翻译：
高性能锂金属电池的亲硫3D导电骨架
锂金属被认为是下一代高能量密度电池的理想负极材料。然而，循环过程中的巨大体积变化和不可控的锂树枝状晶体的生长代表了锂金属阳极的主要问题，导致使用寿命短，库仑效率低和严重的安全风险。在此，通过面部替换反应获得改性的3D导电骨架，以在商业Cu泡沫的表面上引入Sb层。这样，可以在细胞活化过程中原位形成亲硫的Li–Sb层。这种改性的铜泡沫可以适应循环过程中的体积变化，并降低局部电流密度。亲硫的Li–Sb层可以引导平滑的Li镀层/剥离，而不会形成Li树枝状晶体。所以，这种Sb改性的Cu泡沫基材在半电池中经过600个循环显示出稳定的高库仑效率，在不对称电池中在1800 h以上显示出超长的使用寿命。此外，锂全电池是通过将其与LiFePO耦合而构建的4阴极在5 C下还显示了超过300次循环的出色循环性能。
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