随着对先进储能装置不断增长的需求,这激发了越来越多的研究者对高能量密度电池的研究兴趣。锂(锂)金属因其无与伦比的理论比容量(3860 mAh·g-1)、低电位(相对于标准氢电极为-3.04V)和低密度(0.534g·cm-3)而被认为是阳极材料的最终选择。然而,由于枝晶生长不可控导致的循环寿命短和安全问题严重阻碍了锂金属电池的商业化。 华中科技大学黄云辉和李真教授领导研究小组,提出了一种通过简单易扩展的流延工艺在碳酸盐电解质中制备空气稳定、无枝晶、高容量锂金属阳极的PIL层的策略。相关论文以题为“Polycationic Polymer Layer for Air‐Stable and Dendrite‐Free Li Metal Anodes in Carbonate Electrolytes”发表在Advanced Materials上。 论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202007428
图2. 1 mAh cm−2和1 mA cm−2时Li/Li对称电池在有或没有PDDA–TFSI层时的循环性能循环性能。 电解质与锂阳极之间寄生反应产生的气体是高能金属间化合物的主要问题之一。为了研究低分子量物质的析气行为,研究人员使用他们开发的超声波成像技术进行超声波传输测绘。由于阴极通常非常稳定,不产生气体,因此使用LFP /Li软包电池进行扫描。析气主要来源于电解液在锂阳极上的分解,这可以从超声波透射率的变化中观察到。气相和固/液相之间阻抗的巨大差异导致大的反射,因此显著降低了超声波的透射率。从高到低的透射率被转换成从红到蓝的热图,其中低透射率的蓝色表示气体生成。如图3a所示,在包含裸锂阳极的软包电池中,在第25个循环时开始出现零星气泡,在第45个循环时,大多数电极的透射率降至几乎为零,这表明伴随产气的副反应。相比之下,包含PDDA-TFSI@Li阳极的软包电池在第45次循环中没有显示出气体产生的迹象,证实了由于稳定的SEI和均匀的锂沉积而抑制的析气行为(图3b)。