研究概述
不稳定的锂（Li）/电解液界面导致循环效率低下和锂枝晶生长不受控制，严重阻碍了锂金属电池（LMBs）的实际应用，特别是在碳酸酯电解液中。
基于此，2024年10月30日，西安交通大学丁书江教授、新加坡国立大学林志群教授在国际期刊Journal of the American Chemical Society发表题为《Li+ Ion-Dipole Interaction-Enabled a Dynamic Supramolecular Elastomer Interface Layer for Dendrite-Free Lithium Metal Anodes》的研究论文。
在此，研究人员提出了一种利用动态超分子弹性体（DSE）界面层的稳健方法，该界面层能够与Li金属还原，自发形成强Li+离子-偶极相互作用，从而增强碳酸酯电解液中的界面稳定性。
DSE结构中的软相通过松散配位的Li+-O相互作用实现快速Li+传输，而富含电负性亲锂位点的硬相则促进生成快速离子导电的固体电解质界面组分，包括Li3N和Li2S。
此外，由软相和硬相组成的动态弹性DSE网络保护锂负极免受电解液腐蚀，并适应循环过程中的体积变化。
DSE层的所有特征协同促进了均匀的Li+沉积，并抑制了锂枝晶传播，确保了稳定无枝晶的锂负极。
因此，含有DSE层的对称Li||Li电池在1 mA cm–2和1 mA h cm–2条件下实现了超过6000小时的循环稳定性。
此外，将DSE/Li负极与LiFePO4（LFP）或高电压LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2（NMC811）正极配对的全电池即使在有限锂（40 μm）和超高负载NMC811正极（21.5 mg cm–2）的限制条件下也显示出高效的Li沉积和循环稳定性。
这项研究强调了离子-偶极相互作用的DSE网络在开发稳定的高能量密度LMBs中的有效性。
图文解读
图1：裸锂和DSE/Li负极的电化学性能表征
图2：DSE层稳定锂负极的机理
图3：锂电池的电化学循环性能
文献信息
Li+ Ion-Dipole Interaction-Enabled a Dynamic Supramolecular Elastomer Interface Layer for Dendrite-Free Lithium Metal Anodes, Journal of the American Chemical Society, 2024.
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