通过聚合物电解质界面改性提升性能的固态锂金属电池

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Solid-State Lithium Metal Batteries with Improved Performance via Polymer Electrolyte Interface Modification

表面改性稳定锂金属-固体电解质界面提升电池循环性能

　　

通过使用稳定的固体电解质界面对锂金属（LM）进行改性，使得在常温条件下组装锂金属电池（LMB）成为可能，这对开发低成本、安全的电池具有重要意义。本文介绍了通过直接改性以及聚合物电解质表面改性（包括在空气中进行热压处理）的方法来构建稳定的固体电解质界面（SEI）。在聚合物-锂金属界面形成的SEI中包含原位生成的LiF和缺陷石墨烯，这使得固态电池即使在高电流密度（10 mA cm^–2）下也能实现循环使用。这种改性使得Li||Li电池在6 mA cm^–2的电流密度下可循环使用超过1000次（每次循环1小时）；而Li||NMC电池在1 C的电流密度下可循环使用超过200次，并且锂离子在室温下的传输数（Li⁺ transference number）高达0.62 ± 0.08。在此过程中，采用了一种优化的氟化石墨聚合物薄膜进行改性，不仅为锂阳极提供了空气稳定性，还增强了其防火性能，从而解决了直接使用金属锂所带来的关键安全问题。该方法为高性能LMB的制备提供了可能，且无需在苛刻的惰性环境中进行操作，从而降低了电池技术的成本。