초고탄력성을 가진 3D 나노다이아몬드 매트릭스를 이용한 안정적인 리튬 금속 침착

초록 고에너지 리튬 금속 배터리의 실제 사용은 주로 불균일한 리튬 침착 형성과 양극 측의 큰 부피 변동으로 인해 큰 도전 과제가 되고 있으며, 이는 셀 단락 회로의 잠재적 위험을 증가시킵니다. 본 연구에서는 간단한 열 주입 전략을 사용하여 나노다이아몬드-리튬 복합 양극(ND-Li)을 생성하였으며, 이는 ND 매트릭스 내에서 활성 리튬 금속을 기계적으로 구속하고, 높은 면적 용량을 가진 전기화학적 사이클 동안 전극 부피 변화를 최소화할 수 있습니다. 초고 모듈러를 가진 기하학적으로 제한된 ND 매트릭스는 불균일한 리튬 침착을 기계적으로 변형시키고 이를 ND 매트릭스에 구속할 수 있습니다. 3D 강체 골격 덕분에, 고전류 밀도 10 mA cm−2 하에서 ND-Li 양극을 위해 낮은 제거/도금 과전압(≈60 mV)을 달성할 수 있는 반면, 벌거벗은 리튬 호일 양극의 과전압은 ND-Li 매트릭스보다 거의 일곱 배 더 큽니다. ND-Li 양극과 S 음극이 결합할 때, 1 C에서 607.3 mAh g−1의 높은 용량과 500 사이클 이상 안정적인 장기 사이클링을 달성할 수 있습니다.