无阳极锂金属电池采用原位镀锂集流体作为负电极，以提供最佳的质量和容量能量密度。这种电池的主要挑战包括其循环稳定性差和易燃有机电解质的安全问题。在此，我们报道了一种高压4.7 V无阳极锂金属电池，使用涂有一层(~ 950 nm)硅聚丙烯腈(Si-PAN, 25.5 μg cm−2)的Cu箔作为负极，高压无钴LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO)作为正极，由n-甲基- n-丙基吡咯酰亚胺(Py13FSI)中的4.5 M双(氟磺酰)酰亚胺锂(LiFSI)盐和1wt %双(三氟甲磺酰)酰亚胺锂(LiTFSI)作为添加剂组成的非易燃离子液体电解质。Si-PAN涂层在充电过程中促进锂的生长，并在电池循环过程中锂的镀/剥过程中可逆地膨胀/收缩。含有大量FSI−和TFSI−的宽电压窗电解质有助于形成稳定的固体电解质间相，提供了4.7 V无阳极Cu@Si-PAN/LiNi0.5Mn1.5O4电池，可逆比容量为约120 mAh g−1，循环稳定性高(120循环后容量保持80%)。这些结果代表了第一个无阳极锂电池高4.7 V放电电压和高安全性。
图文简介
a, b)高压LNMO无阳极电池和Cu@Si-PAN集流器示意图。c) LiNi0.5Mn1.5O4阴极的XRD谱。d)使用4.5 FSITFSI IL电解质的Cu@Si-PAN/LNMO无阳极电池的恒电流充放电曲线(循环11和循环40)。e)使用Cu@Si-PAN集电极和4.5 FSI-TFSI IL电解质的LNMO无阳极电池的循环稳定性。
Cu@Si-PAN集流体的特性。
LNMO无阳极锂电池的电化学性能
采用4.5 FSI-TFSI IL电解质的LNMO无阳极电池中锂沉积的形貌和界面化学。
Cu@Si-PAN/LNMO无阳极锂电池中锂沉积的形貌和界面化学
论文信息
论文题目：A Non-Flammable High-Voltage 4.7 V Anode-Free Lithium Battery
