东北师大Small：碳化聚合物点作为电解液添加剂，稳定锂金属电池

电解液添加剂是抑制锂金属电池（LMBs）枝晶无序生长的有效策略。然而，大多数添加剂的合成很复杂，并且在循环中容易分解。

东北师范大学孙海珠、佟翠艳、Yan-Fei Li等以柠檬酸和乙二胺为前体，通过微波（M-CPD）和水热（H-CPD）法成功设计并合成了碳化聚合物点（CPD）作为电解液添加剂，以引导Li⁺的均匀沉积。

图1. 材料合成

研究显示，含N或O的可控官能团（尤其是吡啶-N、吡咯-N和羧基）可使CPD在电解液中至少保持稳定3个月。同时，CPD和Li⁺之间通过静电作用形成的团簇有效地引导了锂的均匀分散，并限制了”尖端效应”和枝晶的形成。

此外，随着亲锂基团的增加，形成了对电解液中Li⁺溶剂化作用的强烈静电干扰，从而诱导了Li⁺更快的扩散/转移。因此，正如预期的那样，H-CPD实现了超均匀的Li⁺转移。

图2. 锂沉积的示意和形貌

结果，含有H-CPDs的锂/锂对称电池可以稳定地循环3700小时以上，并具有约0.38 mV的超低电压滞后。

此外，通过添加H-CPDs，实现了Li//LiFePO₄全电池更稳定的长时间循环，其在1C下循环200次后容量保持率高达93.8%，远高于没有添加剂的电池（61.2%）和采用M-CPDs作为添加剂的电池（83.7%）。

因此，这项工作中的策略为CPD作为电解液添加剂用于储能装置提供了理论方向。

图3. 全电池性能

Carbonized Polymer Dots with Controllable N, O Functional Groups as Electrolyte Additives to Achieve Stable Li Metal Batteries. Small 2023. DOI: 10.1002/smll.202206597

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