SEI和电隔离形式的非活性锂(更常见的称为死锂)是锂金属电池性能衰减的主要原因。迫切需要回收死锂的解决方案来延长锂金属电池寿命、减缓容量衰减。浙江工业大学的陶新永教授课题组量化了SEI的组分,并确定它们与电隔离的死锂的形成关系。提出了一种基于一系列碘氧化还原反应的锂还原方法,有效地使死锂恢复活力,以补偿锂的损失。并设计Li@ICPC这种同时负载碘和锂的负极材料,通过这种设计,使用锂金属电池表现出1,000次循环的出色寿命,库伦效率高达99.9%。

图一:碘氧化还原反应的锂还原方法的机理图

图二:(a~d) 没有添加碘单质的锂金属电池循环一圈后的冷冻透射电镜图及SEI中的元素质量占比; (e~h) 添加碘单质后的锂金属电池循环一周后的冷冻电镜图及SEI中的元素质量占比。

图三: (a)不同负极的LFP纽扣型电池在0.1 C下的充放电曲线; (b)Li@ICPC的循环性能; (c)Li@ICPC、Li@CPC和Li@Cu的循环性能; (d-e)设计容量为 0.5 Ah的LFP/Li@ICPC软包电池的充放电曲线以及设计容量为 0.5 A h 的不同负极的 LFP 软包电池的循环性能。
这项工作展示了一种通过碘氧化还原反应使锂金属电池的死锂恢复活力的有效策略,显著地改善了锂金属电池的循环性。此外,在用Li@ICPC负极和LFP正极组装的软包电池的测试中,已经证明了潜在的实际应用。
这项工作以“Rejuvenating dead lithium supply in lithium metal anodes by iodine redox”为文章题目发表在nature energy.
文章链接:https://www.nature.com/articles/s41560-021-00789-7
(李伟)