)和最低的复原电位(与规范氢电极比较,-3.04 V),被大范围的使用在可充电电池负极,在满意日渐增加的高比能储能设备需求方面展现出巨大的潜力。锂金属低的电化学复原电位使其与电解质很容易产生电化学反响,尤其是与碳酸酯类电解质。该电化学反响产品会自发在锂负极标明产生一层固体电解质界面(SEI)钝化层,用于阻挠与电解质进一步产生副反响。但是,自发构成的SEI一般不均匀且不安稳,这种界面不安稳性导致锂离子(Li)堆积不均匀,SEI层继续开裂或分层,进一步使新鲜的锂与电解质触摸,不断耗费电解质,促进锂枝晶的成长。终究,锂枝晶不可控的成长和电解质的继续耗费导致库仑功率(CE)下降和容量丢失加快,然后引发电池毛病和严峻的安全问题。
近来,西安交通大学丁书江教授和新加坡国立大学林志群教授提出了一种使用动态超分子弹性体(DSE)界面层的战略,该界面层可以被锂金属复原,自发构成强的Li+离子–偶极效果,然后增强锂金属负极与碳酸酯电解质的界面安稳性。DSE结构中的软相经过松懈配位的Li+–O相互效果完成快速的Li+传输,而富含负电性亲锂位点的硬相促进具有快离子导电固体的SEI组分构成,包含Li3N和Li2S,诱导Li+均匀堆积,按捺锂枝晶成长。由软相和硬相组成的强韧DSE网络维护锂金属负极免受电解质腐蚀,并自适应循环过程中的体积改变。因而,覆有DSE界面层的对称LiLi电池在不同电流密度及面容量下均能长时间安稳运转。更重要的是,由DSE/Li负极与LiFePO4(LFP)或高压LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2(NMC811)组成的全电池,即便在有限锂负极(40 μm)和超高负载NMC811正极(21.5 mg cm–2)的苛刻条件下,均表现出高效的锂堆积和循环安稳性。凭仗低成本的资料和简略的制备办法,本研讨中开发的DSE维护层为锂金属电池的实用化供给了一条颇具远景的处理途径。
上述研讨成果以《动态超分子弹性体界面层促进的锂离子-偶极子相互效果完成无枝晶锂金属负极》(Li+Ion-Dipole Interaction-Enabled a Dynamic Supramolecular Elastomer Interface Layer for Dendrite-Free Lithium Metal Anodes)为题近期宣布在《美国化学会杂志》(Journal of the American Chemical Society)上。西安交通大学化学学院为榜首通讯单位,榜首作者是西安交通大学陈晶博士(现为新加坡国立大学博士后),西安交通大学化学学院丁书江教授和新加坡国立大学林志群教授为论文一起通讯作者。该研讨得到国家自然科学基金委、陕西省科学技术创新团队以及西安交通大学剖析测验同享中心的支撑。
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