别互相排斥了，我成全你们在一起！OK？

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成果简介
别互相排斥了，我成全你们在一起！OK？

人们一直想用金属锂作为负极来提升电池能量密度，但是金属锂会产生枝晶，于是人们就想用固态电解质来抑制枝晶生长，不让它穿透，但是固态电解质和锂的润湿性又不好，接触面积小，阻抗大，不利于电池长循环，所以呢，要优化负极与电解质的界面。

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研究背景
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针对这一问题，同济大学黄云辉/罗巍&上硅所温兆银在ACS Nano上发表文章“Highly Adhesive Li-BN Nanosheet Composite Anode with Excellent Interfacial Compatibility for Solid-State Li Metal Batteries”，作者利用BN纳米片（BNNS）加入到熔融的锂中，5wt%的量就使得金属锂与石榴石电解质接触角从120度减小到45度，负极/石榴石界面的界面电阻也从560Ω cm2减小到了9Ω cm2，大大增加了浸润性和接触面积，优化了界面上锂离子的传输，提供了1.5mA/cm2的高临界电流密度和380h以上稳定的锂对称电池测试，而且与Li-BNNS复合负极和LiFePO4正极配对的全电池在室温下表现出稳定的循环性能。
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图文介绍
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图1. BNNS、Li-BNNS复合材料的制备工艺图，以及Li-BNNS/石榴石与纯Li/石榴石界面的接触比较。Li-BNNS复合材料与石榴石有密切的接触，而纯Li与石榴石的接触较差。

 

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图2. BNNS的SEM，TEM以及HRTEM图像，显示其二维片状形貌。

 

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图3. Li负极和Li-BNNS复合负极的表征，表明产生了Li3N相。

 

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图4. 熔融Li与Li-BNNS复合材料接触比较的示意图和实际照片。表明Li-BNNS与锂的亲和性要优于纯锂。

 

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图5. 加入不同量的BNNS之后熔融锂与固态电解质的接触角情况以及界面的SEM照片，表明加入BNNS之后界面优化了很多。

 

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图6. 纯Li对称电池以及Li-BNNS对称电池性能对比，Li-BNNS的界面阻抗更小，循环更加稳定长久。

 

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图7. Li-BNNS与LFP组成的全电池性能。利用Li-BNNS为负极的全电池倍率性能和循环稳定性都更加优秀。

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总结与展望
别互相排斥了，我成全你们在一起！OK？
本文引入了一种具有吸引力的二维材料来克服固态电池的界面挑战，减小了界面阻抗，增强了循环稳定性和倍率性能，该方法可进一步将其它2D材料应用于锂金属负极的改性和界面优化，为固态锂金属电池提供了更多的机会。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b08803

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