胡仁宗教授EES：富含SnF2和NO3的隔膜用于高性能锂金属电池的直接超稳定界面

锂金属电池（LMBs）在储能方面具有令人印象深刻的应用前景，然而在很大程度上受制于不可持续的寿命和由不均匀和不稳定的固体电解质相（SEI）引发的不可控的枝晶生长。金属锂是一种理想的负极材料，因为它具有低电化学电位、高比容量、轻质密度、有利的适应性和良好的加工性。然而，锂负极的固有特性，即必须应对枝晶生长、体积膨胀和界面不稳定的挑战，使金属锂电池的商业化不能像预期的那样有效。

在此，华南理工大学胡仁宗教授团队设计了一种功能性隔膜来缓解锂金属负极的问题。作者设计了一种富含SnF₂和NO₃^–的共价有机骨架结构，然后采用简单包覆的方法制备了富含SnF₂和NO₃^–的功能隔膜（PCS）。

研究表明，PCS中SnF₂和NO₃^–的富集通过产生包括Li₅Sn₂合金、LiF、LiNxOy和Li₃N在内的有益成分，积极地参与到稳定的SEI形成过程中，从而使SEI具有更快的Li+传导性以及更强的稳定性，最终实现高性能的LMB。

胡仁宗教授EES：富含SnF2和NO3的隔膜用于高性能锂金属电池的直接超稳定界面

图1. PCS的制备与表征

具体而言，该工作通过在PP上涂布EBCOF:NO₃@SnF₂而制备的富含SnF₂和NO₃^–的功能隔膜来开发用于锂负极的超稳定SEI。该隔膜还可利用正电荷的框架固定阴离子以促进Li+的传输，且隔膜中丰富的SnF₂和NO₃^–形成了富含LiF、Li₅Sn₂合金、LiNxOy和Li₃N的超稳定SEI，这有助于改善离子传输和界面的稳定性，最终抑制枝晶的生长，实现高性能LMB。

因此，在PCS的作用下，稳定的锂电镀/剥离的最大电流密度可达到15 mA cm^-2（30 mAh cm^-2）。组装的Li/NCM811全电池可以在恶劣的条件下生存（如高温、高电压、电解质含量差以及低N/P比等）。该工作从隔膜的角度引入SnF₂和NO₃^–来优化稳定锂负极的界面，为开发安全和稳定的高能量密度LMB奠定了基础。

图2. PCS的电化学性能

Separator Rich in SnF2 and NO3- Direct Ultra-Stable Interface toward High Performance Li Metal Batteries,Energy & Environmental Science 2023 OI: 10.1039/d3ee00664f

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