中南赖延清/洪波EnSM：自适应人工SEI层实现锂负极超致密锂沉积

众所周知，锂金属在下一代可充电池中起着关键作用。然而，锂枝晶的不受控制的生长导致低库仑效率和锂金属电池应用中的安全问题。锂金属的高容量和稳定致密沉积对于高能量密度电池具有重要意义。

中南大学赖延清、洪波等提出将适度取代的羧甲基纤维素锂(CMC-Li)作为人工SEI层，其具有高离子迁移数(0.66)、高杨氏模量(24.6 GPa)和良好的亲锂性，并可以适应锂负极的体积变化，因此可以在铜集流体上实现超致密的锂沉积。

图1 材料表征

丰富的氢键结构使CMC-Li大分子交联成致密的均匀层，以防止锂枝晶刺穿并调节锂沉积过程中的体积膨胀。羧甲基纤维素中锂离子的取代可提高离子电导率并重新分配锂离子通量，从而在平面铜箔中实现超致密沉积。因此，即使在10 mA cm^-2 的更高电流密度和10 mAh cm^-2的容量下，Li@CMC-Li在60 mV的极化电压下仍显示出更强的保护能力至300 h。

此外，SEM图像和Li连续沉积行为的原位观察证明CMC-Li层是一种自适应人工SEI层，可以防止锂枝晶渗透并适应Li沉积过程中的体积膨胀过程。CMC-Li层可以被电解液渗透，自由移动的锂离子含量增加，从而导致高Li⁺迁移数。XPS结果表明CMC-Li层阻止了锂和电解液之间的连续副反应。

图2 对称电池性能

得益于上述优势，CMC-Li@Li||NCM613全电池在实用条件下的第4次循环时提供了165 mAh g^-1的高比容量，并且在200次循环后保持在132 mAh g^-1，容量保持率为80%。

这种简单的酸化和锂取代策略在有机聚合物中的应用显示出巨大的潜力，这为在高能量密度锂电池中开发实用的SEI层开辟了新的机会。

图3 全电池性能

A Self-adapting Artificial SEI Layer Enables Superdense Lithium Deposition for High Performance Lithium Anode. Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.11.022

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中南赖延清/洪波EnSM：自适应人工SEI层实现锂负极超致密锂沉积

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