南京理工傅佳骏/陈涛ACS Nano：类皮肤无疲劳动态SEI稳定锂金属电池

静态固体电解质界面层（SEI）的异质性和持续开裂是限制锂金属电池循环寿命的最关键障碍之一。

图1 DSIEI的设计

南京理工大学傅佳骏、陈涛等受人体皮肤和动态超分子工程学的启发，报告了一种无疲劳的类皮肤动态超分子离子导电弹性体界面（DSIEI）的高效开发，以实现高电流密度和大面积容量下的长循环锂金属电池。得益于相锁结构设计，软相聚丙二醇骨架具有松散的Li⁺-O配位相互作用，可实现快速离子传输，而硬相中的超分子四重氢键有助于机械增强，此外，弱氢键可通过优先键裂解消散锂负极体积波动引起的应变能。

另外，DSIEI内部TFSI阴离子的富集可促进富氟内层的原位构建，从而增强SEI的机械强度。并且，精心设计的DSIEI还同时具有优异的韧性和抗疲劳性，可承受锂负极的体积膨胀并抑制枝晶的扩展，从而延长电池的使用寿命。

图2 对称电池性能

因此，这种受DSIEI保护的锂负极可在对称电池中以10 mA cm^-2的超高电流密度在600小时内实现均匀的锂沉积/剥离。此外，与裸锂电池相比，受保护的超薄锂负极与高负载LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM811)正极配对，可实现4 mAh cm^-2的高面积容量，并在负/正容量比为3的低条件下实现100次循环的使用寿命。

这项工作为通过动态超分子工程与锁相策略相结合，开发用于高性能锂金属电池的人工SEI层提供了基本指导。

图3 全电池性能

Fatigue-Free and Skin-like Supramolecular Ion-Conductive Elastomeric Interphases for Stable Lithium Metal Batteries. ACS Nano 2023. DOI: 10.1021/acsnano.3c06171

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南京理工傅佳骏/陈涛ACS Nano：类皮肤无疲劳动态SEI稳定锂金属电池

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