李会巧Nano Lett.: 仅需20分钟,即可获得厚度小于15 μm的清洁Li箔!

李会巧Nano Lett.: 仅需20分钟,即可获得厚度小于15 μm的清洁Li箔!
金属锂因其最高的能量密度而被认为是锂基电池的终极负极材料。然而,商用金属锂箔作为负极来说太厚,很难与全电池中的普通正极平衡其过高的面积容量。
李会巧Nano Lett.: 仅需20分钟,即可获得厚度小于15 μm的清洁Li箔!
为此,华中科技大学李会巧教授等人提出了一种低成本、可扩展和连续制备的化学减薄技术,用于大规模卷对卷生产超薄锂箔。具体来说,作者使用Naph/DME溶液(萘在1,2-二甲氧基乙烷中)作为化学稀释剂,通过锂和萘之间的路易斯酸碱反应自发地与厚锂金属反应并降低其厚度。仅需20分钟的减薄处理,便可得到厚度可小于15 μm且表面整洁光滑的锂箔。
锂箔产品的减薄速度和厚度可以通过调整减薄剂浓度、反应温度、操作方式来控制,具有高度的按需定制生产灵活性。化学减薄反应简单、省时,不需要昂贵的设备和复杂的生产工艺,因此易于放大和进行连续卷对卷制备。
李会巧Nano Lett.: 仅需20分钟,即可获得厚度小于15 μm的清洁Li箔!
图1. 锂金属电池中不平衡的N/P比及超薄锂箔的制备示意图
此外,在减薄过程中收集在储罐中的Li-Naph/DME溶液也可以作为副产品使用。在变薄时,蚀刻的锂原子会溶解到Naph/DME中并形成Li-Naph复合物,离域的自由电子赋予Li-Naph/DME强大的还原能力,接近锂金属本身。
因此,该溶液能够作为具有重要价值的多功能副产品进一步利用,如用作化学还原剂或用于表面清洁和其他工业处理的洗涤溶液。最终废液中所含的锂离子也可以通过钠盐交换以碳酸锂的形式回收,实现了这种用于超薄锂箔制备的化学减薄方法的锂原子经济性。总之,这项工作提供了一种获得超薄锂箔的最新策略,为金属锂负极在未来高能量密度电池中的实际应用铺平了道路。
李会巧Nano Lett.: 仅需20分钟,即可获得厚度小于15 μm的清洁Li箔!
图2. Li-Naph/DME废液中锂的回收利用

Facile, Atom-Economic, Chemical Thinning Strategy for Ultrathin Lithium Foils, Nano Letters 2022. DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c00338

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