ACS Nano：离子选择性涂层保护锂负极，助力实用锂硫电池！

锂金属是一种理想的高能量密度锂-硫（Li-S）电池的负极。然而，它的可靠性受到枝晶生长和与多硫化物的副反应的严重限制，而这些问题要同时解决还很困难。

图1. ALA-ODA层的制备和表征

清华大学深圳国际研究生院吕伟等报告了一种保护层，其工作方式与离子选择性渗透细胞膜相同，从而获得了一种专门用于Li-S电池的抗腐蚀和无枝晶的锂金属负极（LMA）。具体而言，这项工作为LMA制作了一个致密、稳定但超薄的保护层，该保护层由十八胺（ODA）和Al−Li合金（ALA）（表示为ALA-ODA）组成。

ODA是一种由−NH₂基团和长烷基链组成的表面活性剂。当将锂金属浸入AlCl₃−ODA−四氢呋喃（THF）混合物溶液中时，ODA中的−NH₂基团会与Li金属反应形成Li₃N，并导致ODA在LMA表面上快速、定向和自限制组装，从而形成薄而致密的层，用作膜体，有效阻止多硫化物离子到达。

同时，添加的AlCl₃中的Al³⁺离子在组装过程中被−NH₂吸附，并被Li还原，在组装层中产生均匀的Al分布。然后，Al与下面的Li反应，在LMA表面形成离子导电Al−Li合金，为稳定的Li沉积提供均匀的Li离子传输路径。

图2. ALA-ODA层抑制Li枝晶的形成

此外，具有良好稳定性的非极性烷基链朝向电解液排列，防止长时间循环中多硫化物在表面上的吸附。

因此，带有ALA-ODA保护层的LMA可防止与LiPS的副反应以及组装的Li-S电池的自放电。在Li₂S₆存在下，对称电池可以稳定循环500小时以上，具有硫碳纳米管混合正极的组装电池在850多次循环中具有0.051%的低每循环容量衰减，并且在8 mg cm⁻²的高硫负载下也表现出良好的循环稳定性，这表明这是一种直接而有希望的测略，可以稳定高活性的负极，以用于实际应用。

图3. ALA-ODA保护的LMA在Li−S电池中的稳定性

A Permselective Coating Protects Lithium Anode toward a Practical Lithium–Sulfur Battery. ACS Nano 2023. DOI: 10.1021/acsnano.2c10047

原创文章，作者：科研小搬砖，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/08/1f0caa61da/

ACS Nano：离子选择性涂层保护锂负极，助力实用锂硫电池！

相关推荐