Les batteries au lithium métal (LMB) sont des candidates prometteuses pour le stockage d'énergie de nouvelle génération en raison de leurs densités énergétiques élevées, tant en termes de poids que de volume. Cependant, elles subissent généralement un dépôt de lithium incontrôlable, une instabilité de l'interphase de l'électrolyte solide et une expansion volumique, ce qui peut facilement entraîner un faible rendement coulombien, de mauvaises performances en cyclage, voire des risques pour la sécurité, entravant leurs applications pratiques pendant plus de quarante ans.
Ces problèmes peuvent être encore aggravés en cas de fonctionnement à des densités de courant élevées. On présente ici une batterie au lithium métal stable, utilisant une anode composite en poly-mélamine-formaldéhyde ( mousse de mélamine ) (PMF)/Li poreuse 3D .
Le PMF avec un grand nombre de groupes polaires (amine et triazine) peut homogénéiser efficacement la concentration en ions Li lorsque ces ions s'approchent de la surface de l'anode et ainsi obtenir un dépôt uniforme de Li.
De plus, l'anode structurée 3D peut servir d'hôte Li pour atténuer les variations de volume lors du décapage et du placage du Li. Des mesures galvanostatiques démontrent que l'électrode composite 3D peut atteindre un rendement coulombien élevé au lithium de 94.7 % à une densité de courant ultra-élevée de 10 mA cm−2 après 50 cycles avec une faible hystérésis et des plateaux de tension réguliers. Associées au Li4Ti5O12, les demi-cellules présentent des capacités de débit et des rendements coulombiens améliorés, ouvrant de grandes perspectives pour les batteries haute énergie.
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