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?陳人杰/趙騰Nano Letters：有序聚合物基體結合LiF納米顆粒作為優異的SEI層

鋰枝晶的不可控生長和鋰/電解液界面的不穩定性阻礙了下一代可充鋰金屬電池的發展。無機納米顆粒和聚合物的組合作為人工SEI層在調節鋰離子通量方面顯示出巨大的潛力。

北京理工大學陳人杰、趙騰等將空間受限的LiF納米顆粒設計在有序的聚合物基體中作為人工SEI層。

圖1. 材料制備及表征

LiF納米顆粒通過靜電作用被限制在PVDF-HFP的分層通道中，避免了LiF納米顆粒的不均勻團聚。LiF@多孔PVDF-HFP薄膜（LiF@PPF）可以成功地抑制電解液和鋰金屬負極之間的副反應。

此外，高介電性的PVDF-HFP使鋰金屬表面附近的電場均勻化，而球磨LiF納米顆粒的排列縮短了通過人工SEI的離子傳輸路徑。無機和有機材料的結合提供了足夠的韌性和強度，有利于對鋰枝晶進行物理抑制。

圖2. 半電池性能

因此，當在碳酸酯電解液中以1 mA/cm²的電流密度工作時，鋰/鋰對稱電池可以循環900小時以上。當與磷酸鐵鋰正極配對時，即使在9.5 μL mAh^-1的貧電解液條件下，配備該負極的全電池也顯示出更長的循環穩定性和出色的倍率性能。總體而言，這項工作為鋰金屬負極保護膜的設計提供了一個新的策略，并在鋰金屬負極的實際利用中具有很大的前景。

圖3. 全電池性能

Spatially Confined LiF Nanoparticles in an Aligned Polymer Matrix as the Artificial SEI Layer for Lithium Metal Anodes. Nano Letters 2022. DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c04242

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