陈仕谋团队AM：用于稳定的富镍正极和高能金属负极的聚合物电解质的耐用和可调节界面工程

实现高压固态锂金属电池的稳定循环对于具有高能量密度和高安全性的下一代可充电电池至关重要。然而，迄今为止正/负电极中复杂的界面问题阻碍了其实际应用。

在此，北京化工大学陈仕谋教授团队为了同时解决这种界面限制并在电解质中获得足够的Li⁺导电性，通过简单的表面原位聚合（SIP）在正极侧开发了一个超薄和可调节的界面，实现了持久的高电压耐受性和锂枝晶的抑制。

集成的界面工程制造了一个具有优化界面相互作用的均匀的固体电解质，有助于控制镍钴锰酸锂和聚合物电解质之间的界面相容性，同时还能防止铝制集流体的腐蚀。

图1. SIP-NCM的作用机制

通过SIP技术为固体聚合物电解质构建持久可调的界面涂层，该涂层对富镍正极和高能金属负极都显示出良好的兼容性，并同时具有持久的耐高压性和抑制锂枝晶的能力。

对基本机制的深入了解表明，SIP衍生的均匀涂层具有优化的界面相互作用，促进了各种NCM正极和聚合醚/LiTFSI电解液之间的界面兼容性，同时也提高了Al集电器的耐腐蚀性。

因此，它成为一种有前途的高压涂层候选材料，使NCM||Li全电池和Na₃V₂(PO₄)₃(4.2V)||Na电池具有良好的长循环稳定性。此外，SIP策略可以成为构建双层电解质的一种便捷方法。形成的双层电解质结构可以方便地调整固体电解质的组成，并有助于功能添加剂的持续缓释效果，这对稳定两个电极是有利的。

研究还证明，SIP衍生的涂层含有短链聚醚成分，由于其强大的短链螯合能力，增强了缓释效果。所提出的SIP使NCM811(4.3 V)||Li全电池成功地形成了高质量的涂层，在高电流密度下具有出色的无枝晶操作和突出的长期循环稳定性。该SIP为开发固体聚合物电解质和界面工程提供了新的指导，以实现高电压和高能量的金属电池技术。

图2. SIP-NCM全电池的电化学性能

Durable and Adjustable Interfacial Engineering of Polymeric Electrolytes for Both Stable Ni-Rich Cathodes and High-Energy Metal Anodes, Advanced Materials 2023 DOI: 10.1002/adma.202300982