原位聚合技术助力固态锂金属电池中电极界面的构建

《ACS Applied Electronic Materials》：In Situ Polymerization-Enabled Facile Electrode Interface in Solid-State Lithium–Metal Batteries

陶瓷-聚合物复合膜作为固体电解质，结合不同锂盐催化环状聚合形成稳定电极界面，解决了锂枝晶问题，在Li/LiFePO4电池中实现500次循环容量保持率107 mAh g?1。

　　

在本研究中，采用了一种由P(VDF-HFP)、LiTFSI以及高熵菱形NASICON结构的陶瓷填料Li_1.3Al_0.1Sc_0.1Y_0.1Sn_1.7/3Zr_1.7/3Ti_1.7/3(PO₄)₃组成的陶瓷-聚合物复合膜作为电池的固体电解质。此外，通过1,3-二氧杂环烷（DOL）与不同锂盐（LiTFSI、LiFSI和LiDFOB）在LiPF₆盐的催化下进行环聚合，制备出了易于形成的电极界面。不同锂盐的协同作用在锂金属界面形成了稳定的界面层，使得Li|Li纽扣电池在室温下的峰值电流密度约为1 mA cm^–2时仍能实现稳定的锂沉积/剥离过程。原位聚合的聚合物基质还有助于在正极侧和电解质-电极界面形成锂离子传输通道，从而克服了传统聚合物电解质固态电池中存在的关键传输限制。Li|LiFePO₄纽扣电池在1C电流密度下经过500次循环后，放电容量仍可达到107 mAh g^–1，表现出优异的循环性能。