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鋰金屬負(fù)極因其具有比容量大、氧化還原電位低等優(yōu)點(diǎn)，引起了人們的廣泛關(guān)注。然而，由于固體電解質(zhì)界面(SEI)的耐熱性較差，在高溫的苛刻條件下，鋰金屬電池的循環(huán)性能普遍惡化。

在此，浙江工業(yè)大學(xué)陶新永教授、劉育京副教授等人利用(三氟甲基)三甲基硅烷(TMSCF₃)誘導(dǎo)的界面工程建立了具有良好熱穩(wěn)定性的可控 SEI 納米結(jié)構(gòu)。

首先，TMSCF₃調(diào)節(jié)電解質(zhì)的分解，從而產(chǎn)生具有大量 LiF、 Li₃N 和 Li₂S 納米晶體的 SEI。

圖1. TMSCF₃誘導(dǎo) LiF、 Li₃N 和 Li₂S 的形成

根據(jù)密度泛函理論模擬，均勻分布的納米晶賦予了 SEI 增強(qiáng)的熱穩(wěn)定性。特別是通過(guò)常規(guī)透射電子顯微鏡(TEM)在 SEI 上的亞埃可視化是首次實(shí)現(xiàn)的，并且對(duì)來(lái)自 TEM 成像的熱損傷的增強(qiáng)耐受性證明了 SEI 的超高熱穩(wěn)定性。

因此，在70 °C 的高溫下，高度耐熱的SEI層有利于大大延長(zhǎng)全電池的壽命。LFP/TMSCF3-Li 全電池在100個(gè)循環(huán)后顯示132mAh g-1的穩(wěn)定循環(huán)性。本文的工作對(duì)高能堿金屬基電池在高溫環(huán)境下的通用SEI設(shè)計(jì)具有一定的啟發(fā)作用。

圖2. TMSCF₃-Li電池的電化學(xué)性能

Highly Thermostable Interphase Enables Boosting High-Temperature Lifespan for Metallic Lithium Batteries，Small 2023 DOI: 10.1002/smll.202207742

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陶新永/劉育京Small：高熱穩(wěn)定性界面提高金屬鋰電池高溫壽命

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