Nano Letters：锂金属电池无机人工SEI的自调控现象
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固态电解质中间相（SEI）对于抑制高能锂金属（LiM）电池中的Li枝晶生长至关重要。不幸的是，碳酸盐电解质中LiM负极表面上自然形成的SEI无法抑制Li枝晶，导致循环过程中电解质和LiM的持续消耗。人工SEI通常缺乏自我修复和自我调节能力，在电池循环过程中会逐渐失去有效性。
有鉴于此，南方科技大学赵予生教授，邓永红副教授，加拿大阿尔伯塔大学曾宏波教授，马里兰大学王春生教授首次报道了超离子导电富锂抗钙钛矿（LiRAP）的自调节现象，这是首次用于抑制LiM枝晶生长的人工SEI。
文章要点
1）研究人员通过原位形成LiRAP，并且同时在340 ℃的高温下以熔融状态被涂覆在铜箔的表面上。通过调节涂布棒的高度来控制其厚度。 LiRAP涂层工艺具有可扩展性，可以适应大规模生产。具有高Li离子电导率的薄层（<1 µm）LiRAP被均匀地涂覆在用作人造SEI（ASEI）的Cu表面上。LiRAP/LiM/Cu的冷冻TEM观察到了紧凑的纳米晶体结构，纳米晶体的大小为2〜5 nm。
2）研究人员通过原位OM和COMSOL仿真证明了LiRAP-ASEI的自我调节能力，表明其作为抑制LiM枝晶生长的优良自适应界面层的潜力。此外，经过长时间循环后，LiRAP-ASEI复合膜可作为超离子导电，化学稳定且机械坚固的保护层，从而在长时间循环中为LiM阳极提供超高电流密度。
3）所构建的LiRAP-ASEI/LiM/Cu||S@C电池在10 µl mAh-1电解质中的电流密度高达11.5 mA cm-2的条件下可以稳定运行3000次，并且仅显示2.5倍过量的LiM。
该工作阐明了超薄无机固体电解质ASEI的自调节现象，并揭示了其潜在的微观机理，为无机固体电解质作为LiM电池的ASEI商业化提供了广阔的前景。
Bing Han, et al, Self-Regulated Phenomenon of Inorganic Artificial SEI for Lithium Metal Batteries, Nano Lett., 2020
DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c01400
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c01400