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中山大學(xué)EnSM: 一種用于快充鋰金屬電池的基于聚合物刷的單離子導(dǎo)電人工SEI膜

鋰金屬負(fù)極因其非常高的理論容量和低電位而引起了廣泛的研究興趣。然而，鋰枝晶生長帶來的嚴(yán)重安全問題已經(jīng)成為了限制鋰金屬電池實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵。

固體電解質(zhì)中間相（SEI）膜對鋰金屬負(fù)極的穩(wěn)定性和循環(huán)性能起著至關(guān)重要的作用，構(gòu)建具有高機(jī)械模量、良好彈性和高電流密度耐受性的人造SEI薄膜是鋰金屬電池（LMBs）的迫切需要。

在此，中山大學(xué)吳丁財(cái)教授、劉如亮副研究員等人提出了一種新型超結(jié)構(gòu)單離子導(dǎo)電聚合物刷（CNF-g-PSLi）作為人工固體電解質(zhì)界面（SEI）膜來抑制鋰枝晶生長。

所獲得的 CNF-g-PSLi 集成了穩(wěn)固的CNF骨架納米網(wǎng)絡(luò)、刷子改善的界面相容性、–SO₃^–基團(tuán)引導(dǎo)的鋰離子的快速傳輸以及–SO₃^–基團(tuán)對初始形成的鋰枝晶的靜電斥力的優(yōu)點(diǎn)。因此，CNF-g-PSLi膜表現(xiàn)出良好的機(jī)械性能（可抑制枝晶生長，彈性模量為5.30 GPa）、舒適的界面接觸和快速的離子傳輸。

圖1. 基于該人工SEI膜的對稱Li|Li電池的電化學(xué)性能

以 CNF-g-PSLi 作為人工 SEI膜的對稱Li|Li電池在超高電流密度 (20 mA cm^-2) 下顯示出出色的鍍鋰/剝離穩(wěn)定性。此外，基于該SEI膜的Li|LiFePO₄全電池具有較長的使用壽命（300 次循環(huán)），在5C的高電流密度下，每個循環(huán)的容量衰減很小，僅為 0.08%。這項(xiàng)工作通過高分子工程的精心設(shè)計(jì)，為開發(fā)性能優(yōu)良的人工SEI膜進(jìn)行了一次有效的嘗試。

圖2. 基于該人工SEI膜的Li|LiFePO₄電池的電化學(xué)性能

A polymer brush-based robust and flexible single-ion conducting artificial SEI film for fast charging lithium metal batteries, Energy Storage Materials. 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.07.002

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/11/06/f111bc1dde/

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