高能量密度鋰金屬電池的發展受到鋰枝晶形成失控和富鎳正極-電解質界面不穩定等問題的阻礙。

在此，中科院化學所郭玉國、河南工程大學Zhen-Ling Wang，湖南農業大學Zhen-Ling Wang等人通過將功能聚合物直接固化在電極表面，設計了雙向功能聚合物電解質(BDFPE)，以同時處理負極和正極面臨的界面問題。

圖1. BDFPE的聚合過程及表征

研究表明，BDFPE具有快速的離子電導率(5.84 × 10^?4 S cm^?1)、較高的Li⁺轉移數(0.69)以及電極與固體電解質之間的低界面電阻，在1 mA cm^?2和1 mAh cm^?2循環1800 h后，可以使Li||Li對稱電池實現平滑無枝晶鋰沉積。

此外，Li||LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂電池表現出良好的倍率性能，原位構建了穩定的磷酸鹽基CEI層。特別地，DFT研究表明，功能添加劑FEC和TEP參與了界面的形成。因此，該工作為高能量密度鋰金屬電池的負極和正極界面提供了一種有前途的設計策略。

圖2. BDFPE的全電池性能與表征

Designing Bidirectionally Functional Polymer Electrolytes for Stable Solid Lithium Metal Batteries,?Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202203892