梯度集成锂金属负极

超大容量超高倍率

通过自上而下的多组分梯度结构，实现了在大电流下无枝晶沉积，突破高面容量的稳定循环。

Zhang, Yueying · Yi, Guo · Yong, Kai · Qian, Wang · Yao, Meng · 张云 · 吴昊

Energy and Environmental Sciences 2024

具体参数

对称电池循环寿命

{'zh': '>1280', 'en': '>1280'} h

顶部富 Li₂O 层杨氏模量

{'zh': '>10', 'en': '>10'} GPa

全电池正极面容量

{'zh': '3.5', 'en': '3.5'} mA h cm⁻²

全电池 N/P 比

{'zh': '1.33', 'en': '1.33'}

技术优势

超高电流密度下超长循环

对称电池在 50 mA cm⁻²、25 mA h cm⁻² 条件下稳定循环超 1280 小时，是目前报道的最高水平之一。

机械刚性阻隔枝晶

顶部富 Li₂O 层杨氏模量 >10 GPa，兼具电子屏蔽能力，从物理上阻挡锂枝晶生长。

低 N/P 比全电池稳定循环

与高载量 LiCoO₂ (3.5 mA h cm⁻²) 配对，在实用化 N/P 比 1.33 下容量保持良好，验证了负极的可逆性。

兼容固态电解质

该集成负极与凝胶聚合物及 LLZO 固态电解质均展现良好匹配，助力安全电池。

应用场景

• 固态锂电池：该负极与 LLZO 等固态电解质兼容，可直接用于组装安全型固态锂金属电池。
• 高比能锂金属电池：采用高面容量的梯度负极，可匹配高载量正极并在低 N/P 比下运行，提升电池总能量密度。
• 快充电池系统：在 50 mA cm⁻² 超高电流密度下仍能无枝晶循环，满足快充对负极高倍率耐受的要求。
• 柔性储能器件：该集成负极为自支撑结构，且与凝胶聚合物电解质匹配良好，适合柔性储能器件。