锂电池电镀 JACS 锂金属电镀的成核与生长机理|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

JACS 锂金属电镀的成核与生长机理

了解锂的成核和生长机理是提供长循环寿命和安全的锂离子电池或锂金属电池的关键。然而，目前没有发现有关锂金属沉积的定量报道。

有鉴于此，台湾科技大学Wei-Nien Su和Bing-Joe Hwang团队 提出了一个用于定量了解与SEI形成相关的Li成核和生长机理的模型，称为Li-SEI模型。

本文要点

要点1. 研究发现，各种超电势下的电流瞬变会引发Li金属在裸铜箔上的形核和生长，因此研究者以考虑了3D扩散控制的瞬时过程（j3D-DC）并同时减少由于SEI断裂引起的电解质分解（jSEI）的Li-SEI模型用于研究Li的成核和生长机理。

要点2. 实验和理论瞬态的单独贡献指出，扩散系数（D）、成核速率（N0）和电解质分解速率常数（kSEI）的基本动力学值可以由Li-SEI模型确定。其中，JSEI随着时间增加，这表明由于Li沉积时SEI断裂，电解质分解产生的电流随时间增加。同时，kSEI随着超电势的增加而增加，表明在更高的超电势或更高的增长率下，SEI断裂更为严重。具有FEC添加剂的电解质中的kSEI较小，表明FEC添加剂可以显著抑制锂金属沉积过程中的SEI断裂。

Balamurugan Thirumalraj, et al. Nucleation and Growth Mechanism of Lithium Metal Electroplating, J. Am. Chem. Soc.2019

DOI: 10.1021/jacs.9b10195

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.9b10195

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ID： icat2019

张强AEM 实际体系中锂金属负极的电镀剥离行为

自1990年代商业化以来，锂离子电池（LIB）极大地改变了我们在运输和通信中的日常生活。通过材料和电化学科学领域近三十年的创新，LIB的能量密度已从100 Wh kg-1大大提高到240 Wh kg-1。然而，当LIB接近插层化学的理论极限时，其容量和能量密度将达到上限，并需要具有新兴电化学的先进电极材料来进一步提高高能量密度。

其中，锂金属负极有3860 mAh g-1的超高容量，相对于标准氢电极的负电压为-3.040 V，具有实现具有高能量密度的可充电锂电池的巨大潜力。然而，当与工作电池中的不同正极匹配时，具有高反应性和枝晶生长的锂金属负极的不可逆的镀覆和剥离行为尚不完全清楚。

有鉴于此，清华大学的张强教授和他的团队 通过在3.0 mA cm-2和3.0 mAh cm-2处进行不同的Li镀覆和剥离序列来探究非常薄的Li金属负极（50μm，10 mAh cm-2）的工作方式。