路易斯酸碱协同隔膜稳定锂金属电池电解质的创新策略

本研究针对锂金属电池(LMBs)中LiPF6基电解质易分解的难题，设计出具有路易斯酸碱协同作用的芳纶纳米纤维/聚(乙烯-共-丙烯酸)(ANFs/EAA)隔膜。该隔膜通过路易斯酸性位点促进离子对解离抑制PF5副产物生成，碱性位点降低PF5反应性，协同构建富LiF的固体电解质界面(SEI)。在60°C高温下，LiFePO4||Li电池循环寿命提升至200次以上，为传统PE隔膜的2.2倍，为高温LMBs电解质稳定提供了新方案。

　　

通过调控电解质分解行为来促进稳定固体电解质界面(SEI)的形成，是延长锂金属电池(LMBs)寿命的有效策略。本研究设计了一种具有路易斯酸碱协同功能的芳纶纳米纤维/聚(乙烯-共-丙烯酸)(ANFs/EAA)隔膜，可抑制常用LiPF₆基电解质的分解，促进富LiF的SEI和正极电解质界面形成。其中路易斯酸性位点促进离子对解离并抑制PF₅副产物生成，而路易斯碱性位点则降低不可避免生成的PF₅反应性，阻止其进一步分解。这种模块化设计的隔膜通过锚定的路易斯酸区和碱区协同作用，在不参与界面反应和引入杂质的前提下，促进了坚固界面层的构建。令人印象深刻的是，即使在LiPF₆基电解质临界工作温度60°C条件下，采用ANFs/EAA隔膜的LiFePO₄||Li电池仍展现出超过200次循环的卓越稳定性，比使用PE隔膜的电池寿命延长约2.2倍。此外，该隔膜在50-70°C高温条件下的循环性能显著优于以往报道的使用LiPF₆基电解质的电池。这项工作为稳定高温环境下锂金属电池的电解质提供了创新的隔膜工程策略。