锂金属因其高的理论比容量(3860 mAh/g)和极低的还原电位,以其为负极的电池具有极高的能量密度。然而,在电池循环过程中,不可控的锂枝晶生长与体积膨胀严重限制了锂金属电池的实际应用。在此,福州大学杨程凯、刘哲源、吴明懋等人报道了一种分子定制策略。具体而言,作者采用丙烯酰胺和丙烯酸六氟丁酯分子的共聚物作为锂金属的人工固体电解质界面(ASEI)以实现电池循环过程中的动态界面保护。其中,酰胺基团作为刚性单元,六氟丁基作为柔性单元,两者赋予共聚物优异的机械性能。此外,丰富的C─F键表现出优异的耐水性和耐氧性,并具有良好的电解质亲和性。在循环过程中,有机-无机复合 SEI 动态演化以保护锂金属,防止电解质过度消耗。基于此,共聚物在 1 mA cm−2 和 2 mA cm−2 下分别实现了 1500 和 950 小时的稳定循环。同时,其与 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 和 LiFePO4 正极组装的全电池表现出优异的性能。图2. 电池界面演变摘要:锂金属因其高的理论比容量(3860 mAh/g)和极低的还原电位,以其为负极的电池具有极高的能量密度。然而,在电池循环过程中,不可控的锂枝晶生长与体积膨胀严重限制了锂金属电池的实际应用。
总之,该工作首次使用PAM-b-PHFBA二元共聚物作为锂金属负极具有动态界面保护的ASEI。研究表明,PAM-b-PHFBA具有疏水性和亲电解质特性,有效降低负极对水和氧气的敏感性。其次,PAM-b-PHFBA 具有出色的强度和韧性,能有效抑制锂枝晶生长并适应重复沉积和剥离过程中的体积变化。此外,PAM-b-PHFBA 上丰富的官能团提供两亲活性位点,可促进界面离子通量的均匀分布。因此,该研究为调节锂金属界面的聚合物分子设计提供了见解,为先进锂金属电池的开发提供了一条有效途径。
图2. 电池性能
Dynamic Interfacial Protection via Molecularly Tailored Copolymer for Durable Artificial Solid Electrolyte Interphase in Lithium Metal Batteries, Advanced Functional Materials 2024 DOI: 10.1002/adfm.202403021
来源:华算科技
免责声明:本站系转载,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如涉及作品内容、版权和其它问题,请在30日内与本站联系,我们将在第一时间删除内容!