Deposizione ultraveloce di poliedri di litio sfaccettati superando la formazione di SEI

Natura volume 620, pagine 86–91 (2023) Citare questo articolo

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L'elettrodeposizione del litio (Li) metallico è fondamentale per le batterie ad alta energia1. Tuttavia, la formazione simultanea di un film di corrosione superficiale chiamato interfase dell’elettrolita solido (SEI)2 complica il processo di deposizione, che è alla base della nostra scarsa comprensione dell’elettrodeposizione del metallo Li. Qui disaccoppiamo questi due processi intrecciati superando la formazione di SEI a densità di corrente di deposizione ultraveloce3 evitando allo stesso tempo le limitazioni del trasporto di massa. Utilizzando la microscopia elettronica criogenica4,5,6,7, scopriamo che la morfologia di deposizione intrinseca del Li metallico è quella di un dodecaedro rombico, che è sorprendentemente indipendente dalla chimica dell'elettrolita o dal substrato del collettore di corrente. In un'architettura a celle a bottone, questi dodecaedri rombici mostrano una connettività quasi puntuale con il collettore di corrente, che può accelerare la formazione di Li inattivo8. Proponiamo un protocollo di corrente pulsata che supera questa modalità di guasto sfruttando il dodecaedro rombico di Li come semi di nucleazione, consentendo la successiva crescita di Li denso che migliora le prestazioni della batteria rispetto a una linea di base. Sebbene la deposizione di Li e la formazione di SEI siano sempre state strettamente collegate negli studi passati, il nostro approccio sperimentale offre nuove opportunità per comprendere fondamentalmente questi processi disaccoppiati gli uni dagli altri e apportare nuove intuizioni per progettare batterie migliori.

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