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拉链式SEI膜，导向性解决锂枝晶问题
2018-08-10
来源：转载自第三方
近日，吉林大学的研究人员针对锂枝晶问题从抑制改为疏导，通过一个简单的表面处理，使锂金属形成了一个网状的锂坑表面。相关研究以题为“Zipper‐Inspired SEI Film for Remarkably Enhancing the Stability of Li Metal Anode via Nucleation Barriers Controlled Weaving of Lithium Pits”的文章发表在期刊Advanced Energy Materials上。
锂金属电池是指利用金属锂作为负极的电池，与其相搭配的正极材料可以是氧气、单质硫、金属氧化物等物质，其很有可能成为下一代储能电池。锂金属负极具有十倍于石墨负极的容量（3860 mAh g-1）和最负的电势，因而受到研究人员的极大关注。但是，在锂离子反复沉积和析出过程中，金属锂负极表面容易生长出锂枝晶，成为了锂金属电池可循环化应用的拦路虎，其不仅大大降低了电池的利用率，同时还有可能导致电池短路，造成安全隐患。
如何抑制锂枝晶的生长呢？目前抑制金属锂枝晶生长的方法有使用电解液添加剂（成膜添加剂、沉积添加剂、非原位固态电解质界面膜添加剂等）、使用固态电解质、使用高盐浓度电解液、纳米化电解液，或者结构化负极缓解充放电过程中的体积膨胀问题。在传统的方式里，获取一个坚固的SEI膜可压制住锂枝晶的形成。
但是，“抑制”不如“疏导”。在该研究中，研究人员一改以前抑制的思路，提出了一种新的策略，通过控制SEI膜破裂区域，以最小化的开启或者破裂形成均匀的锂坑，来有效释放应力。在锂沉积过程中，拉链式SEI薄膜可通过机械滚动在Li阳极表面提供有序图案。在相同的电解质中，实现稳定且无树枝状的Li均匀生长。经过100圈循环后，锂金属负极无明显枝晶形成，且组装的磷酸铁锂和锂铜半电池都较未改性的锂金属的性能有明显提高。
虽然目前锂金属电池受到了业界的广泛关注，但是要将其大规模应用到实际之中，还面临着许多挑战。该研究提出了新的抑制锂枝晶的方法和思路，使得锂金属电池的面世以及大规模商业化又向前迈进了一步。
参考文献
[1] Dong Wang, Chen Luan, Wei Zhang, et al. Zipper‐Inspired SEI Film for Remarkably Enhancing the Stability of Li Metal Anode via Nucleation Barriers Controlled Weaving of Lithium Pits. Advanced Energy Materials, 2018, doi:10.1002/aenm.201800650.
本文由苏州亚科科技股份有限公司编辑
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