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孙福根助理教授/代斌教授/李永生教授 AEM:具有仿生离子通道的坚固人工固体电解质界面用于无枝晶的锂金属负极

孙福根助理教授/代斌教授/李永生教授 AEM:具有仿生离子通道的坚固人工固体电解质界面用于无枝晶的锂金属负极 科学材料站
2021-01-03
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导读:这项工作通过在Li金属负极表面合理整合ClO4-修饰的UiO-66(UiO-66-ClO4)和柔性锂化的Nafion粘结剂(Li-Nafion),制备了一种具有高稳定性和仿生离子通道的新型人造SEI膜


文章信息

具有仿生离子通道的坚固人工固体电解质界面用于无枝晶的锂金属负极
First published: December 30, 2020
第一作者:姜广宇
通讯作者:孙福根*,代斌*,李永生*
单位:华东理工大学,石河子大学,南昌大学

研究背景

由于锂的高理论容量和最低的电化学电位,锂金属被认为是下一代电池技术中最理想的候选材料之一。不幸的是,高反应活性的锂金属会与任何有机电解液发生反应,从而导致形成易脆且不均匀的固态电解质界面(SEI)膜。
锂金属表面上的异质SEI成分会导致锂离子通量不均匀,从而导致锂沉积/剥离行为不均匀以及严重的锂枝晶生长。此外,锂金属负极在循环期间发生严重的体积膨胀导致电极粉化,从而限制了锂金属负极的实际应用。

文章简介

近日,华东理工大学李永生教授与石河子大学代斌教授,南昌大学孙福根助理教授等合作在国际知名期刊Advanced Energy Materials上发表题为“Robust Artificial Solid‐Electrolyte Interfaces with Biomimetic Ionic Channels for Dendrite‐Free Li Metal Anodes”的研究工作。
这项工作通过在Li金属负极表面合理整合ClO4-修饰的UiO-66(UiO-66-ClO4)和柔性锂化的Nafion粘结剂(Li-Nafion),制备了一种具有高稳定性和仿生离子通道的新型人造SEI膜。

本文要点

要点一:本文将具有高电负性和亲锂性的ClO4−基团锚定在UiO-66上,使UCLN膜具有良好的单离子通道、高Li+迁移数和优异的离子导电性,可以有效地阻止锂金属与电解液的不良反应,调节快速而均匀的Li+通量。

要点二:本文通过机械刚性的UiO-66-ClO4纳米球与柔性的Li-Nafion粘结剂的合理结合,使UCLN膜能够承受较大的体积波动并确保锂金属负极的整体稳定性。

要点三:本文通过一系列的测试手段说明即使在苛刻的条件下,全电池也可实现高比容量,出色的循环稳定性和倍率性能,进一步证明了仿生人工SEI膜在高能锂金属电池上的应用潜力。

文章链接

Robust Artificial Solid‐Electrolyte Interfaces with Biomimetic Ionic Channels for Dendrite‐Free Li Metal Anodes
https://doi.org/10.1002/aenm.202003496


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