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靜態固體電解質界面層（SEI）的異質性和持續開裂是限制鋰金屬電池循環壽命的最關鍵障礙之一。

圖1 DSIEI的設計

南京理工大學傅佳駿、陳濤等受人體皮膚和動態超分子工程學的啟發，報告了一種無疲勞的類皮膚動態超分子離子導電彈性體界面（DSIEI）的高效開發，以實現高電流密度和大面積容量下的長循環鋰金屬電池。得益于相鎖結構設計，軟相聚丙二醇骨架具有松散的Li⁺-O配位相互作用，可實現快速離子傳輸，而硬相中的超分子四重氫鍵有助于機械增強，此外，弱氫鍵可通過優先鍵裂解消散鋰負極體積波動引起的應變能。

另外，DSIEI內部TFSI陰離子的富集可促進富氟內層的原位構建，從而增強SEI的機械強度。并且，精心設計的DSIEI還同時具有優異的韌性和抗疲勞性，可承受鋰負極的體積膨脹并抑制枝晶的擴展，從而延長電池的使用壽命。

圖2 對稱電池性能

因此，這種受DSIEI保護的鋰負極可在對稱電池中以10 mA cm^-2的超高電流密度在600小時內實現均勻的鋰沉積/剝離。此外，與裸鋰電池相比，受保護的超薄鋰負極與高負載LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM811)正極配對，可實現4 mAh cm^-2的高面積容量，并在負/正容量比為3的低條件下實現100次循環的使用壽命。

這項工作為通過動態超分子工程與鎖相策略相結合，開發用于高性能鋰金屬電池的人工SEI層提供了基本指導。

圖3 全電池性能

Fatigue-Free and Skin-like Supramolecular Ion-Conductive Elastomeric Interphases for Stable Lithium Metal Batteries. ACS Nano 2023. DOI: 10.1021/acsnano.3c06171

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南京理工傅佳駿/陳濤ACS Nano：類皮膚無疲勞動態SEI穩定鋰金屬電池

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