리튬 금속 전해질 인터페이스에서 덴드라이트 없는 장수명 배터리를 위한 확산 에너지 장벽 조작

초록 리튬 금속 전극에 인공 고체 전해질 인터페이스(SEI)를 구성하는 것은 덴드라이트 및 죽은 리튬( Li 0 )과 같은 위험한 리튬 형태의 급격한 성장과 리튬 금속 배터리 개발을 방해하는 낮은 쿨롬 효율을 해결하기 위한 유망한 접근 방식입니다. 그러나 SEI에서 Li + 이동 특성이 기계적 성질과 어떻게 결합되는지는 알려져 있지 않습니다. 우리는 여기에서 Li + 의 확산 에너지 장벽을 최소화하는 위상 순수 결정구조를 가진 Li 3 N-풍부한 SEI를 형성하기 위한 용이하고 확장 가능한 용액 처리 접근 방식을 보여줍니다. 전통적인 방식으로 얻어진 다결정 Li 3 N SEI와 비교할 때, 위상 순수/단결정 Li 3 N-풍부한 SEI는 높은 기계적 강도와 낮은 Li + 확산 장벽을 가진 인터페이스를 구성합니다. 우리는 위상 필드 시뮬레이션과 실험을 통합하여 Li + 전송수, 확산 행동, 농도 기울기 및 리튬 금속 전극의 안정성 간의 상관관계를 설명합니다. 우리는 이 Li 3 N-풍부한 SEI로 구성된 대칭 셀과 풀 리튬-금속 배터리 모두에서 개선된 재생성과 충전/방전 사이클링 행동을 보여줍니다. 이러한 연구는 안정적이고 고성능의 리튬 금속 배터리를 위한 이상적인 인공 SEI의 설계 및 공학에 대한 새로운 통찰력을 제공할 수 있습니다.