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Hybrid ionic/electronic interphase enabling uniform nucleation and fast diffusion kinetics for stable lithium metal anode

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Chinese Chemical Letters 2024年第2期35卷 626-633页

作者： Lun Li Pengxia Ji Meng Huang Zixin Zhang Hong Wang Francis Verpoort Jinlong Yang Daping He State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing School of Materials Science and EngineeringWuhan University of TechnologyWuhan 430070China Guangdong Research Center for Interfacial Engineering of Functional Materials College of Materials Science and EngineeringShenzhen UniversityShenzhen 518060China Sanya Science and Education Innovation Park of Wuhan University of Technology Sanya 572000China Hubei Engineering Research Center of RF-Microwave Technology and Application Wuhan University of TechnologyWuhan 430070China State Key Laboratory of Silicate Materials for Architectures Wuhan University of TechnologyWuhan 430070China

lithium(Li)dendrite issue,which is usually caused by inhomogeneous Li nucleation and fragile solid electrolyte interphase(SEI),impedes the further development of high-energy Li metal ***,the integrated construction of a high-stable SEI layer that can regulate uniform nucleation and facilitate fast Li-ion diffusion kinetics for Li metal anode still falls ***,we designed an artificial SEI with hybrid ionic/electronic interphase to regulate Li deposition by in-situ constructing metal Co clusters embedded in LiF *** generated Co and LiF both enable fast Li-ion diffusion kinetics,meanwhile,the lithiophilic properties of Co clusters can serve as Li-ion nucleation sites,thereby contributing to uniform Li nucleation and non-dendritic *** a result,a dendrite-free Li deposition with a low overpotential(16.1 mV)is achieved,which enables an extended lifespan over 750 h under strict *** full cells with high-mass-loading LiFePO_(4)(11.5 mg/cm^(2))as cathodes exhibit a remarkable rate capacity of 84.1 mAh/g at 5 C and an improved cycling performance with a capacity retention of 96.4%after undergoing 180 cycles.

关键词： lithium metal anode Hybrid ionic/electronic interphase Solid electrolyte interphase Fast diffusion kinetics dendritic growth of lithium

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