ZnF2層の電気化学的活性化によるCu集電体上のリチウムの核生成および成長の制御

リチウム金属アノードは次世代バッテリーの進展に不可欠です。しかし、樹枝状結晶の制御不可能な成長や、容量要件を満たすアノードの製造に関連する複雑な問題によって、その実用化は大きく妨げられています。ここでは、銅箔に堆積された超薄ZnF2層がこれらの課題に対処するための新しい効率的な集電体を生成することが示されています。ZnF2は、単純な電気化学的活性化により、1ステップでLiZn合金とLiF塩に変換されることが観察されます。得られたLiZn合金は高いリチウム親和性を示し、過電位を低減し均一なリチウム核生成を促進します。一方、LiF塩は固体電解質界面を強化し、均一なリチウム成長を保証します。この相乗効果により、900時間以上の寿命を持つ樹枝状結晶のない高密度なリチウムアノードが実現され、高い電流密度3 mA cm-2および高いカットオフ容量3 mAh cm-2の対称セルで達成されました。さらに、リチウムアノード（リチウム容量6 mAh cm-2）とLiNi0.8Mn0.1Co0.1O2カソード（質量負荷11.5 mg cm-2）を使用したフルセルは、率的能力が大幅に向上し、優れたサイクル安定性を示しています。このアプローチは、将来のエネルギー貯蔵ソリューションのために、安全性が高く効率的なリチウム金属ベースのバッテリーの開発に大きな可能性を秘めています。