近日，武汉理工大学麦立强教授和安琴友研究员等利用由毫米级、单晶和锯齿状LiF纳米纤维编织而成的独特LiF中间层实现了无枝晶和高效的锂金属沉积。因此，在4 mAh cm−2下，在Li//Li对称电池中稳定充放电1600 h；在17.9 mA cm−2下，高负载Li//rGO-S电池中，在5.65 mA m−2的高面积容量下进行了400个稳定循环。
图3. 半电池和对称电池测试为了评估LiF-NFs-IL的性能，作者进行了一系列电化学测试。3种电池的CE和循环稳定性如图3b所示。在1 mA cm−2和1 mAh cm−2下，LiF-NFs-IL的Li//Cu电池初始CE为95.8%，在稳定的120个周期后仍在97.5%左右。相比之下，使用PP和GF隔膜的Li//Cu电池仅在90%以下提供低初始CE，循环稳定性较差。同时，基于Li//Li对称电池，作者评价了LiF-NFs-IL对Li负极的保护作用。Li//Li对称电池在1 mA cm−2和4 mAh cm−2下的循环稳定性如图3d所示。循环900和400 h后，Li//PP//Li和Li//GF//Li电池分别显示460和353 mV。这表明，由于枝晶和“死锂”的持续形成，锂负极的结构失效和电解质已经耗尽。然而，含有LiF-NFs-IL的Li//Li电池在1600 h后可以稳定地循环，过电位从20~30 mV缓慢增加。此外，在800和1600 h时稳定和平坦的电压分布(图3d插图)进一步证明了Li+快速传输和Li金属均匀沉积/溶解。图4. 全电池性能测试为了证明LiF-NFs-IL在实际LMBs中的应用潜力，作者研究了高负载的Li//rGO-S电池的电化学性能。在0.1C时，与仅使用PP隔膜的Li//rGO-S电池(773.6 mAh g−1, 0.38 V)相比(图4a)，LiF-NFs-IL具有更高的放电比容量，为828.5 mAh g−1(8.86 mAh cm−2)和较低的极化电压为0.26 V。即使在1 C条件下，Li//LiF-NFs-IL//PP//rGO-S电池仍能显示出528 mAh g−1的高比容量。经过400个循环后，Li//LiF-NFs-IL//PP//rGO-S电池仍然保持着444.6 mAh g−1的比容量，是循环过程中最高比容量的72%，库仑效率可以保持在100%(图4c)。该工作表明独立的LiF-NFs中间层在商用锂电池中具有优越的优势，在扩大在固体锂电池中的应用方面具有巨大的潜力。
文献链接
Serrated lithium fluoride nanofibers-woven interlayer enables uniform lithium deposition for lithium metal batteries. National Science Review, nwac183, https://doi.org/10.1093/nsr/nwac183
