陈人杰/赵腾Nano Letters：有序聚合物基体结合LiF纳米颗粒作为优异的SEI层

锂枝晶的不可控生长和锂/电解液界面的不稳定性阻碍了下一代可充锂金属电池的发展。无机纳米颗粒和聚合物的组合作为人工SEI层在调节锂离子通量方面显示出巨大的潜力。

北京理工大学陈人杰、赵腾等将空间受限的LiF纳米颗粒设计在有序的聚合物基体中作为人工SEI层。

图1. 材料制备及表征

LiF纳米颗粒通过静电作用被限制在PVDF-HFP的分层通道中，避免了LiF纳米颗粒的不均匀团聚。LiF@多孔PVDF-HFP薄膜（LiF@PPF）可以成功地抑制电解液和锂金属负极之间的副反应。

此外，高介电性的PVDF-HFP使锂金属表面附近的电场均匀化，而球磨LiF纳米颗粒的排列缩短了通过人工SEI的离子传输路径。无机和有机材料的结合提供了足够的韧性和强度，有利于对锂枝晶进行物理抑制。

图2. 半电池性能

因此，当在碳酸酯电解液中以1 mA/cm²的电流密度工作时，锂/锂对称电池可以循环900小时以上。当与磷酸铁锂正极配对时，即使在9.5 μL mAh^-1的贫电解液条件下，配备该负极的全电池也显示出更长的循环稳定性和出色的倍率性能。总体而言，这项工作为锂金属负极保护膜的设计提供了一个新的策略，并在锂金属负极的实际利用中具有很大的前景。

图3. 全电池性能

Spatially Confined LiF Nanoparticles in an Aligned Polymer Matrix as the Artificial SEI Layer for Lithium Metal Anodes. Nano Letters 2022. DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c04242

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