Enhanced Li plating by inkjet printed silver patterns

Anode-free batteries can be the key to eliminating excess graphite or metallic lithium anodes. This would significantly increase the energy density of the battery, a crucial factor for the green transition due to the growing number of electric vehicles. Furthermore, removing the anode would simplify the production process. However, lithium anode-free batteries suffer from low efficiency due to the challenges in depositing and removing lithium from the current collector. Therefore, it is essential to improve the deposition efficiency on the current collector. One possible solution is to apply lithiophilic coatings on the surface of the current collector to ensure a more uniform deposition without dendrite formation. Inkjet printing has been used to apply silver coatings on the copper current collector, demonstrating the applicability of this methodology. Several samples were produced, each with different spacing, ranging from non-lithiophilic samples to partially lithiophilic samples, and finally, fully silver-coated lithiophilic samples. This study demonstrates, through electrochemical tests conducted, the promising results of this technology, highlighting the various trends observed in different patterns. Remarkably, the pattern with the smallest spacing (40 micrometer spacing) showed the most promising results, even outperforming the fully coated sample.

Le batterie anode-free possono essere la chiave per l’eliminazione degli anodi di grafite o litio metallico in eccesso. Ciò consentirebbe l’aumento notevole della densità energetica della batteria, fattore fondamentale per la transizione verde a causa del numero sempre maggiore di veicoli elettrici; inoltre, la rimozione dell’anodo consentirebbe di semplificare il processo produttivo. Tuttavia, le batterie anode-free al litio sono caratterizzate da una bassa efficienza a causa della difficoltà nella deposizione e rimozione del litio dal collettore di corrente. Per tale ragione è fondamentale aumentare l’efficienza di deposizione nel collettore di corrente e per fare ciò la soluzione potrebbe riversarsi nell’applicare coating litiofilici sulla superficie del collettore di corrente per garantire una deposizione più uniforme e senza la presenza di dendriti. La stampa inkjet è stata utilizzata per applicare coating di argento sul collettore di rame dimostrandone l’applicabilità di questa metodologia. Diversi campioni sono stati prodotti, ognuno con una diversa spaziatura, passando da campioni non litiofilici, a campioni parzialmente litiofilici e, infine campioni completamente ricoperti d’argento, puramente litiofilici. In questo lavoro si dimostrano, grazie ai test elettrochimici effettuati, i promettenti risultati di questa tecnologia sottolineano i vari andamenti dei diversi pattern evidenziando come, il pattern con minore spaziatura (40 micrometri di spaziatura) abbia mostrato i risultati più promettenti, migliori persino del campione completamente rivestito.