Lithium-Metall-Batterien (LMBs) gelten aufgrund ihrer hohen Energiedichte sowohl in Bezug auf Gewicht als auch Volumen als vielversprechende Kandidaten für die Energiespeicherung der nächsten Generation. Allerdings kommt es bei LMBs üblicherweise zu unkontrollierbarer Lithiumablagerung, instabiler Grenzfläche zwischen Festelektrolyten und Volumenausdehnung. Dies führt leicht zu einer niedrigen Coulomb-Effizienz, einer schlechten Zyklenbeständigkeit und sogar zu Sicherheitsrisiken, was ihre praktische Anwendung seit über vierzig Jahren verhindert.
Diese Probleme können sich bei Betrieb mit hohen Stromdichten noch verschärfen. Hier wird eine stabile Lithium-Metall-Batterie vorgestellt, die durch eine dreidimensionale poröse Polymelamin-Formaldehyd ( Melaminschaum ) (PMF)/Li-Kompositanode ermöglicht wird.
PMF mit einer großen Anzahl polarer Gruppen (Amin und Triazin) können die Li-Ionenkonzentration effektiv homogenisieren, wenn sich diese Ionen der Anodenoberfläche nähern, und so eine gleichmäßige Li-Abscheidung erreichen.
Darüber hinaus kann die 3D-strukturierte Anode als Lithiumträger dienen, um die Volumenänderung während des Lithium-Stripping- und -Plattierungsprozesses zu mildern. Galvanostatische Messungen zeigen, dass die 3D-Verbundelektrode nach 94.7 Zyklen mit geringer Hysterese und gleichmäßigen Spannungsplateaus einen hohen Lithium-Coulomb-Wirkungsgrad von 10 % bei einer ultrahohen Stromdichte von 2 mA cm−50 erreichen kann. In Verbindung mit Li4Ti5O12 weisen Halbzellen verbesserte Ratenkapazitäten und Coulomb-Wirkungsgrade auf, was hervorragende Möglichkeiten für Hochenergiebatterien eröffnet.
SINOYQX unterstützte die Melaminschaumstoffe für diese Forschung.
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