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The dynamic evolution of aggregated lithium dendrites in lithium metal batteries

Chinese Journal of Chemical Engineering 2021年第9期34卷 137-143页

作者： Xin Shen Rui Zhang Shuhao Wang Xiang Chen Chuan Zhao Elena Kuzmina Elena Karaseva Vladimir Kolosnitsyn Qiang Zhang Beijing Key Laboratory of Green Chemical Reaction Engineering and Technology Department of Chemical EngineeringTsinghua UniversityBeijing 100084China Advanced Research Institute of Multidisciplinary Science Beijing Institute of TechnologyBeijing 100081China School of Chemistry The University of New South WalesSydneyNSW 2052Australia Ufa Institute of Chemistry UFRC RAS Ufa450054Russia

Lithium(Li)metal anodes promise an ultrahigh theoretical energy density and low redox potential,thus being the critical energy material for next-generation ***,the formation of Li dendrites in Li metal anodes remarkably hinders the practical applications of Li metal ***,the dynamic evolution of discrete Li dendrites and aggregated Li dendrites with increasing current densities is visualized by in-situ optical microscopy in conjunction with ex-situ scanning electron *** revealed by the phase field simulations,the formation of aggregated Li dendrites under high current density is attributed to the locally concentrated electric field rather than the depletion of Li *** specifically,the locally concentrated electric field stems from the spatial inhomogeneity on the Li metal surface and will be further enhanced with increasing current *** the above two factors with the help of the constructed phase field model is able to regulate the electrodeposited morphology from aggregated Li dendrites to discrete Li dendrites,and ultimately columnar Li *** methodology and mechanistic understanding established herein give a significant step toward the practical applications of Li metal anodes.

关键词： Electrochemistry Li dendrites Rechargeable Li batteries In-situ optical microscopy Phase field model Electrochemical engineering

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