Dendrite suppression during electrodeposition on lithium metal through molecular level design

Abstract: Här undersöks en strategi som behandlar dendrittillväxt på en solid litiumanod i ett litiumbatteri. Med hjälp av täthetfunktionalsteori adsorberades fyra flytande kristaller på litiumytan vilket ledde till en gränsskiktsstabilisering. Denna stabilisering har i en tidigare rapport länkats till dendrittillväxt i en fasfältsmodell. Fasfältsmodellen replikerades ej i denna rapport utan det ses som ett eventuellt nästa steg. Molekylerna interagerade starkt med ytan och de beräknade adsorptionsenergierna hade stor inverkan på litiumytans gränsskiktsenergi. De flytande kristallernas fas simulerades också, vilken hade en beräknad kohesivenergi i samma storleksordning som flytande vatten. Denna energi var lägre än adsorptionsenergierna, vilket tyder på att det finns en drivkraft för molekylerna att interagera med ytan. Vidare så undersöktes redoxstabiliteten hos molekylerna, där det visade sig att två av molekylerna hade LUMO-energier under Ferminivån hos litium. Dessa molekyler är således inte stabila nära litiumytan, utan kommer eventuellt ta del i elektrokemiska reaktioner. Slutligen så undersöktes diffusionsbarriären hos adsorberade litiumatomer. Här jämfördes barriären mellan fall då molekyler var adsorberade och inte, och det visade sig att med adsorberade molekyler så är diffusionsbarriären högre.