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研究概述

不穩定的鋰（Li）/電解液界面導致循環效率低下和鋰枝晶生長不受控制，嚴重阻礙了鋰金屬電池（LMBs）的實際應用，特別是在碳酸酯電解液中。

基于此，2024年10月30日，西安交通大學丁書江教授、新加坡國立大學林志群教授在國際期刊Journal of the American Chemical Society發表題為《Li⁺ Ion-Dipole Interaction-Enabled a Dynamic Supramolecular Elastomer Interface Layer for Dendrite-Free Lithium Metal Anodes》的研究論文。

在此，研究人員提出了一種利用動態超分子彈性體（DSE）界面層的穩健方法，該界面層能夠與Li金屬還原，自發形成強Li⁺離子-偶極相互作用，從而增強碳酸酯電解液中的界面穩定性。

DSE結構中的軟相通過松散配位的Li⁺-O相互作用實現快速Li⁺傳輸，而富含電負性親鋰位點的硬相則促進生成快速離子導電的固體電解質界面組分，包括Li₃N和Li₂S。

此外，由軟相和硬相組成的動態彈性DSE網絡保護鋰負極免受電解液腐蝕，并適應循環過程中的體積變化。

DSE層的所有特征協同促進了均勻的Li⁺沉積，并抑制了鋰枝晶傳播，確保了穩定無枝晶的鋰負極。

因此，含有DSE層的對稱Li||Li電池在1 mA cm^–2和1 mA h cm^–2條件下實現了超過6000小時的循環穩定性。

此外，將DSE/Li負極與LiFePO₄（LFP）或高電壓LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂（NMC811）正極配對的全電池即使在有限鋰（40 μm）和超高負載NMC811正極（21.5 mg cm^–2）的限制條件下也顯示出高效的Li沉積和循環穩定性。

這項研究強調了離子-偶極相互作用的DSE網絡在開發穩定的高能量密度LMBs中的有效性。

圖文解讀

圖1：裸鋰和DSE/Li負極的電化學性能表征

圖2：DSE層穩定鋰負極的機理

圖3：鋰電池的電化學循環性能

文獻信息

Li⁺ Ion-Dipole Interaction-Enabled a Dynamic Supramolecular Elastomer Interface Layer for Dendrite-Free Lithium Metal Anodes,?Journal of the American Chemical Society,?2024.?

原創文章，作者：zhan1，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/11/01/2ed03e8354/

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