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具有超高能量密度的鋰（Li）-空氣電池引起了廣泛關注，但由于負極上的枝晶/鈍化和正極上的不溶放電產物，它們通常表現出較差的性能。然而，最近的許多工作只是設計了高效催化劑或僅制備了穩定的負極來解決上述問題的一個方面。

在此，中科院青島能源所崔光磊研究員等人通過碘化鋅（ZnI₂）與鋰的置換反應以及隨后的α-氰基丙烯酸乙酯（ECA)的加成聚合，在金屬鋰上構建了新型含碘的多功能聚合物/合金界面層（IPA），所得的基于IPA的鋰 (IPA-Li) 進一步用作鋰空氣電池的負極。聚ECA是IPA-Li負極中的主要有機相，不僅具有高機械柔韌性，可以明顯減輕鋰表面的內應力，而且還充當致密有效的保護層以防止鋰負極在循環過程中受到空氣/O₂的侵蝕。

此外，均勻的LiZn合金納米顆粒在IPA-Li負極上形成了許多具有高Li⁺電導率的傳輸通道，并顯示出與Li的優異親和力，有效抑制了鋰枝晶的無限生長。此外，源自IPA-Li電極的可溶性含I物質顯著促進了低充電電壓下放電產物的可逆分解。

圖1. IPA-Li復合材料的合成過程示意圖及表征

受益于穩定的親鋰混合層，帶有IPA-Li負極的對稱紐扣電池可以穩定運行超過 1200小時，平均過電位<20 mV，而裸鋰負極的過電位在僅循環400小時后就增加到>210 mV。在干氧和純氧環境下，使用IPA-Li負極的Li-O₂電池可以穩定運行135次循環，端電壓間隙< 1.4 V，遠優于基于裸鋰負極的Li-O₂電池（47次循環，具有3.5 V的巨大放電/充電電壓滯后）。

即使在環境空氣中，基于IPA-Li的鋰空氣電池在120次循環后充電電壓仍小于4.2 V。然而，純鋰基電池僅在25次循環后充電電壓就高于4.5 V。本文提出的新型聚合物/合金界面層為鋰金屬負極的保護提供了一種可行的新思路，為開發高能量密度鋰空氣電池提供了可行性。

圖2. 環境空氣中穩定工作的鋰空氣電池性能

I-containing Polymer/Alloy Layer-Based Li Anode Mediating High-Performance Lithium–Air Batteries, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202108993

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崔光磊AFM: 基于含碘聚合物/合金層基鋰負極的高性能鋰空氣電池

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