一种面向高稳定锂金属负极的具有仿生离子通道的人工界面层（英文）

作者：李一举; 王天帅; 陈俊杰; 彭旭东; 陈明辉; 刘斌; 慕永彪; 曾林; 赵天寿^*

来源：Science Bulletin, 2023, 68(13): 1379-1388.

锂金属具有氧化还原电位低、理论比容量大等优点,是下一代高比能电池极具发展前景的负极.然而,锂枝晶生长和低可逆性严重阻碍了高比能锂金属电池的发展.受启发于生物细胞膜结构,本文采用涂布法在锂金属表面成功构筑了一种具有仿生离子通道的人工界面固体电解质层(CAL).该CAL中大量带负电荷的离子通道可以促进锂离子均匀、快速的输运,有利于稳定、均匀地进行锂沉积/剥离.此外,在循环过程中,CAL底部与锂金属发生原位转化反应,生成了一层富含亲锂性无机组分的过渡层,促进了锂离子的扩散并抑制了锂金属与电解液的连续副反应.因此,形成的具有双面神结构的人工界面固体电解质层(CAJL)使得锂金属负极可以在10 mA cm-2的高电流密度和10 mAh cm-2的高面积容量下长期稳定循环.更重要的是,基于CAJL功能化锂金属负极的锂硫软包电池实现了429.2 Wh kg-1的高能量密度.

• 单位
  西北工业大学