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固態聚合物電解質(SPEs)與高還原性鋰金屬負極接觸會形成在很大程度上決定電池性能的界面相。

浙江工業大學陶新永、劉鐵峰等提出了在聚（環氧乙烷）（PEO）電解質中摻雜痕量碘，以在鋰金屬表面上獲得穩定的界面相，從而實現長壽命電池循環。

圖1 無/有I₂添加劑的PEO電解質和鋰金屬之間的界面示意圖

在SPE合成過程中，碘實現I₂向I₃^?的轉化，并進一步與PEO中的-C-O-C-鍵配位，使復合電解質的離子電導率提高了一個數量級。

此外，電解質中碘物質的均勻分布導致鋰金屬負極表面原位形成I摻雜的鈍化層（LiI和LiIO₃）。嵌入無定形聚合物鋰鹽中的碘化物和Li₂O共同構成了有機-無機鑲嵌SEI膜，這減輕了電解質與鋰金屬之間的副反應，并抑制了鋰枝晶的生長。此外，形成的I₃^?可以與死鋰和Li₂O反應以調節鋰金屬表面。

圖2 Li/Li對稱電池性能

因此，與原始PEO-LiTFSI電解質相比，PEO-LiTFSI-I₂電解質成功地實現了實際可行的LiFePO₄(LFP)/Li電池，該電池在0.5 C 和 50°C下300次循環后表現出更高的容量（150 mAh g^-1）和出色的循環穩定性（容量保持率為96.5%）。

基于鹵素相關原位反應的界面相設計和電解質改性為全固態鋰金屬電池體系的優化提供了一種簡便有效的策略，并可擴展鹵素和鹵化物在其他聚合物電解質中的應用。

圖3 LFP/Li電池性能

Interfacial and Ionic Modulation of Poly (Ethylene Oxide) Electrolyte Via Localized Iodization to Enable Dendrite-Free Lithium Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202111026

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浙工大陶新永/劉鐵峰AFM：碘摻雜PEO電解質實現無枝晶鋰金屬電池

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