电子科技大学熊杰教授、李白海副教授、王显福研究员Energy Environ. Sci.：实用锂金属负极人工混合SEI构筑

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文章信息

人工混合SEI实现超高倍率和实用锂金属负极

第一作者：胡安俊

通讯作者：李白海，王显福，熊杰

单位：电子科技大学

研究背景

锂（Li）金属具有高的理论比容量、重量轻和最低的负电化学势，被认为是高能可充电电池负极的最终选择。由于Li的电化学势比电解质低，因此Li金属会自发地与电解质中的有机成分发生反应，并形成固态电解质中间相（SEI）。SEI的性质会强烈影响Li电镀/剥离行为，在很大程度上决定了Li金属负极的实际应用。然而，尚未阐明SEI中Li+的传输行为机制以及SEI各组分的作用。

文章简介

基于此，电子科技大学熊杰与李白海、王显福等合作。在国际顶级期刊Energy & Environmental Science上发表题为“An artificial hybrid interphase endowing ultrahigh-rate and practical lithium metal anode”的研究工作。工作通过在Li金属负极上构建由锂锑合金（Li3Sb）和氟化锂（LiF）组成的人工混合SEI层，以揭示该混合SEI内Li+扩散行为机制，为在实际高倍率条件下稳定Li金属负极提供了思路。

本文要点

要点一：本文构造了由锂锑合金(Li3Sb)和氟化锂(LiF)组成的人工混合SEI，表明离子导体Li3Sb是混合SEI层中Li+的传输介质和界面稳定剂，而电绝缘性的LiF降低了从Li负极到SEI的电子隧穿。要点二：人工混合SEI改性的Li负极能够在SEI/Li界面实现均匀的无枝晶Li沉积，并在20 mA cm-2的超高倍率下以低过电位(100 mV)实现稳定的Li电镀/剥离行为（1360次循环）。要点三：通过混合SEI改性的Li金属负极构造的Li-S软包电池能够在高面积硫负载（6 mg cm-2)和低电解质/硫比(3 µl mg-1)下实现稳定循环60次，且容量保持率达91.5%。要点四：本文从理论和实验上阐明了人工混合SEI的Li+扩散行为机制及其在稳定Li金属负极的作用，也为开发其他碱金属负极（如Na和Zn）提供思路。

原文链接
https://doi.org/10.1039/D1EE00508A

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