西北工业大学Nat. Commun: 通过预锂化隔膜工程实现多尺度界面稳定用于 Ah 级无阳极锂电池

文章总结

无阳极锂电池是实现高能量密度储能的一条很有前景的途径，然而，寄生界面反应导致的锂储量损失、正极材料的退化以及锂的可逆性有限等问题，阻碍了其实际应用。在此，我们提出一种集成了 Li₂S@C 牺牲层的聚烯烃隔膜，在安时（Ah）级别的无阳极软包电池中实现了多尺度的界面稳定。这种方法在电池形成循环过程中，既能同时补充定制的锂储量，又能构建出具有高电压耐受性（高达 4.5V）的含多硫化锂的正极界面。通过原位电化学阻抗谱和透射模式原位 X 射线衍射的实时跟踪表明，与 Li₂S@C|PE 预锂化隔膜相接触的 LiNi₀.₈Co₀.₁Mn₀.₁O₂正极中，锂的扩散动力学得到了加速，相演变也更加稳定。因此，组装了一个采用银改性铜箔和 LiNi₀.₈Co₀.₁Mn₀.₁O₂正极，并搭配 Li₂S@C|PE 隔膜的 1.22 安时软包电池，其质量能量密度和体积能量密度分别达到了 450 瓦时每千克和 1355 瓦时每升。这种预锂化方案展现出了扩大应用规模的潜力，以及在确保无阳极 / 少阳极锂金属电池的界面化学性质方面的普遍适用性。

图文简介

预锂化层的补锂过程示意图

Li₂S@C 预锂化剂以及 Li₂S@C|PE 隔膜的设计与制备

搭配 Li₂S@C|PE 隔膜和聚乙烯（PE）隔膜的电池的电化学性能

电池的准平衡状态以及阻抗演变情况

各种无阳极电池原型的电化学性能评估

论文信息

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-59521-8

通讯作者：Yue Ma 

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