ACS Energy Lett.：高介电聚合物涂层助力无负极锂电池中锂均匀沉积

Nanoyu

2021-11-24

在负极或无负极配置中使用金属锂被认为是提高当前锂离子电池系统能量密度的最有前途的方法。然而，由于安全问题和低库仑效率，不受控制的锂枝晶生长严重阻碍了锂金属负极的实际应用。

近日，首尔大学Kisuk Kang，泰国孔敬大学Nonglak Meethong报道了研究了电介质涂层对无负极锂电池中锂沉积行为的影响，并提出了一种新的高介电常数聚合物人工界面，通过引入高介电常数纳米颗粒成功地调节了聚偏二氟乙烯（PVDF）的相。

文章要点

1）研究发现，与低介电性和低比表面积的α-PVDF界面相比，高极化的β- PVDF和LiF@PVDF涂层的集电器材料能显著促进聚合物层下均匀的锂沉积。通过形成均匀的LiF@PVDF层沉积，还实现了锂沉积的有效电化学剥离，利用率高达10 mAh cm⁻²，这是基于聚合物涂层策略中表现出最好的循环稳定性之一。

2）计算模拟表明，高介电介质可以降低电极间的过电位，降低锂镀层表面的锂离子浓度差，从而降低局部电流密度，实现锂金属的均匀沉积。

这项研究有望丰富人们对锂沉积行为的基本认识，特别是对人工层的介电功能的认识，并推动具有高介电常数、良好机械/化学稳定性以及易于加工的聚合物界面的开发，以实现无负极锂电池的高稳定锂镀/剥离。

参考文献

Orapa Tamwattana, et al, High-Dielectric Polymer Coating for Uniform Lithium Deposition in Anode-Free Lithium Batteries, ACS Energy Lett.2021

DOI: 10.1021/acsenergylett.1c02224

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c02224