TeO₂/Te保护层调控锂沉积实现无枝晶的锂金属阳极

摘要

[目的]为提高锂金属阳极的循环稳定性，实现高能量密度储能，制备TeO₂/Te纳米片作为锂金属阳极保护层.[方法]采用水热法合成Te纳米片，并对其进行后续氧化处理，制备TeO₂/Te和TeO₂纳米片，并比较分析了不同纳米片修饰的锂金属阳极在对称电池及其与磷酸铁锂阴极配对的全电池中的电化学性能.[结果]经过优化的TeO₂/Te保护层显著改善了锂金属阳极的电化学性能，对称电池在3 mA/cm²、3 mAh/cm²条件下稳定循环1 000 h以上，在倍率性能测试中实现0.2～5 mA/cm²倍率的低过电位稳定循环，展现了优异的界面动力学特性和长期循环稳定性.当与磷酸铁锂阴极配对时，所组装的全电池在0.5～10 C倍率下稳定循环，并且在10 C倍率下仍保持80 mAh/g的比容量；在2 C倍率下循环1 500次仍有137 mAh/g的比容量，容量保持率为85.8%;在10.8 mg/cm²的高负载1 C倍率下可充放电循环300次以上，显示出优异的倍率性能和循环稳定性.[结论]在锂金属阳极表面构建TeO₂/Te保护层，该保护层与Li金属自发反应，在电极表面形成Li₂O/Li_xTe复合保护层.这一保护层不仅提供了优异的Li⁺传导性和机械性能，还为锂沉积提供了均匀的成核位点，诱导锂的均匀成核，抑制锂枝晶的生长和不均匀固态电解质界面的形成，提升了电池的循环稳定性，为锂金属阳极技术的商业化应用开辟了新路径.

关键词

固态电解质界面 / 锂金属阳极 / TeO₂/Te纳米复合材料