董全峰/郑明森EEM：富含动态多硫化物的SEI助力高压Li//LiCoO2全电池

为满足高能量密度的需求，高压电池现已成为目标。然而，该体系中锂金属与碳酸酯基电解液之间严重的副反应会导致界面不稳定，并导致锂离子通量不均匀，从而加剧了锂的枝晶生长。传统的固体电解质界面（SEI）是由多种成分组成的松散固体层，一般不具备阻止锂萌芽的功能。

厦门大学董全峰、郑明森等基于多硫化物在酯中的溶解度，提出了一种通过构建独特的SEI来消除枝晶的策略，其中动态多硫化物原位形成并被封装在SEI中。

图1 基于镶嵌SEI的锂沉积/剥离行为的示意图

为此，2-氟苯基五氟化硫(2-FSPF)被用作碳酸酯基电解液中的添加剂，该电解液可在电池运行期间电化学分解以形成这种富含多硫化物的界面。这些具有一定流动性的多硫化物可以动态粘附在锂金属的萌芽尖端，作为所谓的尖端抑制剂，当尖端的局部电流密度升高时，阻碍Li⁺向尖端扩散，从而抑制锂金属的进一步生长。同时，原位形成的多硫化物也是多功能SEI的重要组成部分。

图2 SEI表征

结果，采用添加2-FSPF的1 M LiPF₆ EMC/FEC电解液（LEFF）的Li//Cu电池在1 mA cm^-2和1 mAh cm^-2时的平均库仑效率高达98.39%，并可循环600次，Li//Li对称电池的稳定循环寿命实现了3500小时，这优于最近报道的采用碳酸酯基电解液的锂金属电池。

此外，在1.52低N/P和3 uL mAh^-1的低E/C(electrolyte/capacity)比下，Li//高压LiCoO₂全电池在0.2 C时获得了346.8 Wh kg^-1的能量密度，并在0.5 C下实现了较高的平均库伦效率（99.68%，100次循环）和高容量保持率（100次循环后85.50%）。此外，使用Ru/rGO作为正极，在400 mA g^-1和500 mAh g^-1下，Li-O₂电池具有近400次的稳定循环，远优于原始锂负极的约135次循环。

图3 半电池性能

A tip-inhibitor interphase embedded with soluble polysulfides for high-voltage Li metal batteries. Energy & Environmental Materials 2022. DOI: 10.1002/eem2.12393

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