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固态电池技术
人工SEI改性锂金属
时间:2022-06-18 15:51:22浏览次数:

实用化锂金属电池进行曲之一:人工SEI改性锂金属

东北师范大学谢海明教授等设计了一种在金属锂表面原位形成的聚合物-无机物梯度变化的SEI(PIG-SEI)膜,该人工SEI膜由富含PEGDA-co-VC的聚合物外层和富含LiF,Li3N和Cu的无机纳米颗粒内层组成。由PIG-SEI保护的金属锂负极不仅可以改善PIG-SEI膜与金属锂之间的界面接触以及SEI层的锂离子电导率,还可以提高柔韧性和机械强度。精心设计的PIG-SEI膜可以有效的减少电极液与金属锂的副反应发生,抑制了锂枝晶和死锂的形成,均匀的SEI膜和高锂离子电导率可以调控金属锂在电池循环过程中均匀沉积,最终延长了锂金属电池的循环稳定性。

人工SEI改性锂金属


这种PIG-SEI人工SEI对金属锂界面的调控,使金属锂均匀稳定沉积,减少了锂枝晶和死锂的形成。除了原位形成的PIG-SEI与金属锂接触紧密之外,由于在外层富含无机粒子可以打乱聚合物的有序度,内层又富含锂化的聚合物链段和Li3N可以提供连续的锂离子传输通道,从而有效提高了整个PIG-SEI膜的锂离子电导率;并且内部富含具有高表面能和高机械模量的LiF无机粒子,从而有效的抑制了锂枝晶的形成;最后外部有机聚合物层可以提供良好的柔韧性和均匀性,从而缓冲锂循环过程中的体积变化。得益于这种均匀的聚合物无机物复合人工SEI的保护,使用这种PIG-SEI保护的金属锂组装的Li || LiFePO4电池和Li || NCM 811电池在少量碳酸酯类电解液条件下均表现出优异的循环稳定性。

人工SEI改性锂金属


(Elongating the cycle life of lithium metal batteries in carbonate electrolyte with gradient solid electrolyte interphase layer, Energy Storage Materials)