有机硅烷等离子体增强界面工程：提升富无机杂化固体电解质界面性能，用于先进锂金属电池

《Small》：Organosilane Plasma Enhanced Interfacial Engineering to Boost Inorganic-Rich Hybrid Solid Electrolyte Interface for Advanced Lithium Metal Batteries

锂金属负极表面通过等离子体增强界面工程形成无机富集SEI层，抑制枝晶生长并提升长循环稳定性。研究显示该技术有效调控锂离子传输和沉积均匀性，对称电池循环700小时保持稳定，全电池在7.5C倍率下循环800次仍保留97.8%容量。

　　

摘要

高性能人工固体电解质界面（SEI）的设计与开发对于构建先进的锂金属负极至关重要，因为它们能够有效稳定电极-电解质界面。本文报道了一种利用八甲基三硅氧烷（OMTS）等离子体进行简单等离子体增强界面工程的方法，以在锂金属负极上形成一种富含无机物的混合SEI。该过程形成的混合SEI主要由内层富无机物层（如Li?SiO?、Li?CO?、Li?Si）和外层富有机物层（锂化合物）组成。其形成机制归因于锂与OMTS等离子体产生的自由基之间的界面反应。理论计算表明，这种设计的富无机物混合SEI能够有效调节Li?的传输并促进锂的均匀沉积，从而抑制锂枝晶的生长。因此，配备这种改性负极的对称锂-锂（Li||Li）电池在1 mA cm?2的电流密度和1 mAh cm?2的放电电流下可稳定循环700小时。此外，当与LFP正极配对使用时，全电池表现出显著提升的高倍率性能和优异的循环稳定性，在7.5C的放电电流下经过800次循环后仍能保持97.8%的容量。这项工作为构建先进的碱金属负极提供了一种等离子体界面工程方法。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可向通讯作者索取。