SEI 형성을 앞지르는 패싯 리튬 다면체의 초고속 증착

Nature 620권, 86~91페이지(2023)이 기사 인용

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측정항목 세부정보

리튬(Li) 금속의 전착은 고에너지 배터리에 매우 중요합니다1. 그러나 고체 전해질 간기(SEI)2라고 불리는 표면 부식막의 동시 형성은 증착 공정을 복잡하게 만들어 Li 금속 전착에 대한 우리의 부족한 이해를 뒷받침합니다. 여기서 우리는 초고속 증착 전류 밀도3에서 SEI 형성을 앞지르는 동시에 대량 운송 제한을 피함으로써 서로 얽힌 두 프로세스를 분리합니다. 극저온 전자 현미경4,5,6,7을 사용하여 우리는 금속 Li의 고유 증착 형태가 마름모 12면체의 형태임을 발견했습니다. 이는 놀랍게도 전해질 화학 또는 집전체 기판과 무관합니다. 코인 셀 아키텍처에서 이러한 마름모꼴 십이면체는 전류 수집기와 거의 점 접촉 연결을 나타내며, 이는 비활성 Li 형성을 가속화할 수 있습니다8. 우리는 Li 마름모십이면체를 핵 생성 시드로 활용하여 이 실패 모드를 극복하고 기준선과 비교하여 배터리 성능을 향상시키는 조밀한 Li의 후속 성장을 가능하게 하는 펄스 전류 프로토콜을 제안합니다. Li 증착과 SEI 형성은 과거 연구에서 항상 밀접하게 연관되어 있었지만, 우리의 실험적 접근 방식은 서로 분리된 이러한 프로세스를 근본적으로 이해하고 더 나은 배터리를 설계하기 위한 새로운 통찰력을 가져올 수 있는 새로운 기회를 제공합니다.

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