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閔宇霖/徐群杰/范金辰Small：鋰負(fù)極上原位構(gòu)建人造SEI層實現(xiàn)超高穩(wěn)定性

鋰金屬負(fù)極（LMA）一直是制造高能鋰金屬電池（LMB）最有吸引力的候選材料之一，但存在體積變化大、固體電解質(zhì)界面（SEI）不穩(wěn)定以及重復(fù)鍍/脫鋰過程中枝晶生長等問題，因而實現(xiàn)均勻的鋰沉積至關(guān)重要。

在此，上海電力大學(xué)閔宇霖教授、徐群杰教授及范金辰副教授等人采用簡便的涂層策略在鋰負(fù)極上形成具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的超薄芳綸納米纖維 (ANF) 膜，作為抑制鋰枝晶生長的人工層（ANF-Li）。

結(jié)果表明，在50 mA cm^-2的超高電流密度下，含人工層的Li對稱電池可以保持超過300小時的穩(wěn)定循環(huán)。ANF-Li|LiFePO₄全電池在1C下1200次循環(huán)后顯示出80.1% 的高容量保持率，顯示出在高能LMB的應(yīng)用潛力。

圖1. ANF-Li的合成過程

將實驗結(jié)果與理論計算相結(jié)合，作者探索了ANF-Li負(fù)極優(yōu)異性能的儲能機(jī)制。親鋰極性官能團(tuán)（C=O，N-H）出現(xiàn)在ANF膜的表面和結(jié)構(gòu)中，為鋰離子提供高濃度的功能位點，實現(xiàn)分子水平的有效粘附，這項工作還首次發(fā)現(xiàn)了纖維狀鋰沉積。

此外，ANF膜的納米級孔隙率不僅為電解液的擴(kuò)散和鋰離子的運輸提供了快速的途徑和通道，而且消除了微米級鋰枝晶穿透膜的“薄弱環(huán)節(jié)”。這項工作可以為提高LMA的電化學(xué)性能提供一條實用的新途徑。

圖2. 基于ANF-Li負(fù)極的全電池的電化學(xué)性能

In Situ Construction of Aramid Nanofiber Membrane on Li Anode as Artificial SEI Layer Achieving Ultra-High Stability, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202102347

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