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廣西大學(xué)蒲雄Nano Energy：自修復(fù)單離子導(dǎo)電人工SEI穩(wěn)定鋰金屬負(fù)極

不穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面（SEI）層，伴隨著有害的鋰枝晶生長(zhǎng)，是實(shí)現(xiàn)可行的鋰金屬電池的主要挑戰(zhàn)。

廣西大學(xué)蒲雄等報(bào)道了一種自修復(fù)和單離子導(dǎo)電人工SEI(SS-ASEI)層來(lái)穩(wěn)定鋰金屬負(fù)極，抑制鋰枝晶生長(zhǎng)，并促進(jìn)鋰沉積/剝離動(dòng)力學(xué)。

這種聚合物SS-ASEI層是通過(guò)動(dòng)態(tài)交聯(lián)聚（二甲基硅氧烷）（SS-PDMS）制備的，并通過(guò)添加SiO₂納米顆粒作為增強(qiáng)填料（SS-PDMSSiO₂）進(jìn)一步優(yōu)化。SiO₂的引入有助于顯著提高離子電導(dǎo)率和機(jī)械性能。

交聯(lián)中心有助于源自動(dòng)態(tài)Al-O鍵的自愈能力和由于帶負(fù)電荷Al(OR)₄-基團(tuán)導(dǎo)致的鋰離子選擇性。結(jié)果，優(yōu)化的SS-ASEI薄膜（含7 wt% SiO₂）實(shí)現(xiàn)了多種優(yōu)異性能，包括96%的自愈效率、0.13×10-⁴S cm^-1的離子電導(dǎo)率和0.71鋰離子轉(zhuǎn)移數(shù)。

廣西大學(xué)蒲雄Nano Energy：自修復(fù)單離子導(dǎo)電人工SEI穩(wěn)定鋰金屬負(fù)極

圖1. Li|Cu電池性能

進(jìn)一步通過(guò)在鋰金屬負(fù)極上應(yīng)用這種SS-ASEI膜，在0.5 mA cm^-2和1.0 mAh cm^-2下實(shí)現(xiàn)了1340小時(shí)的超穩(wěn)定鋰沉積/剝離。此外，在基于商用NCM811(LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂)正極的電池中，SS-ASEI改性負(fù)極也實(shí)現(xiàn)了比裸鋰金屬負(fù)極更高的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性能。

因此，這種穩(wěn)定鋰金屬負(fù)極的可行方法顯示出在未來(lái)高能量密度鋰金屬電池商業(yè)化中的巨大潛力。

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圖2. 全電池性能

Self-Healing Single-Ion-Conductive Artificial Polymeric Solid Electrolyte Interphases for Stable Lithium Metal Anodes. Nano Energy 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106871

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