सार: व्यावहारिक उच्च-ऊर्जा-घनत्व लिथियम धातु बैटरियों (LMBs) को सख्त रूप से सीमित लिथियम इन्वेंट्री (N/p < 2) की आवश्यकता होती है, फिर भी वे अस्थिर ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेज (SEI) निर्माण और अनियमित लिथियम संचयन के कारण तेजी से क्षमता क्षय से प्रभावित होती हैं। यहाँ, इन जुड़े हुए चुनौतियों को संबोधित करने के लिए एक ग्रेडिएंट लिथियोफिलिक धातु–छिद्रपूर्ण कार्बन (GLMC) सम्मिश्र करंट कलेक्टर एक-चरण इन साइट पायरोलिसिस-डोपिंग रणनीति के माध्यम से विकसित किया गया है। शीर्ष फ्लोरीनेटेड कार्बन परत अत्यधिक सॉल्वेंट अपघटन को दबाती है और एक समान, मजबूत SEI को बढ़ावा देती है, जबकि नीचे की CuZn मिश्र धातु प्राथमिक न्यूक्लिएशन के लिए लिथियोफिलिक साइट प्रदान करती है और नीचे से ऊपर की ओर लिथियम प्लेटिंग को मार्गदर्शन करती है। यह समन्वित डिज़ाइन अपरिवर्तनीय सक्रिय लिथियम हानि को लगभग 60% तक कम करता है और उच्च रूप से पुनरावर्तनीय साइकलिंग को सक्षम करता है, 1500 चक्रों में औसत कूलॉम्बिक दक्षता 99.57% प्राप्त करता है। कैल्कुलेशन से पता चला कि फ्लोरीनेटेड कार्बन सॉल्वेंट अणुओं की कमी ऊर्जा बाधा को बढ़ाता है, इस प्रकार उनके अपघटन को रोकता है। GLMC आधारित सिमेट्रिक सेल्स 50% लिथियम उपयोग के बावजूद 4300 घंटे से अधिक स्थिर साइकलिंग बनाए रखते हैं। उच्च-लोडिंग NCM811 कैथोड के साथ जोड़े जाने पर, एनोड-रहित पूर्ण सेल ने चक्रीय जीवन को काफी बढ़ाया, 475 Wh kg−1 की ऊर्जा घनत्व प्रदान की और 300 चक्रों के बाद 81% क्षमता बरकरार रखी। यह कार्य दर्शाता है कि करंट कलेक्टर का युक्तिसंगत डिज़ाइन सीमित लिथियम परिस्थितियों में टिकाऊ, उच्च-ऊर्जा-घनत्व LMBs प्राप्त करने की एक शक्तिशाली रणनीति है।
झू एट अल. (शुक्रवार) ने इस प्रश्न का अध्ययन किया।