温大/剑桥/江苏师大Small Methods：多金属氧酸盐电解液添加剂实现稳定的锂金属负极

锂金属电池有望彻底改变当前的储能技术。然而，由于锂离子分布不均匀而形成的枝晶状锂沉积可能会导致电池的严重安全问题。

温州大学侴术雷、剑桥大学Kai Xi、江苏师范大学黄鹏等报道了一种多金属氧酸盐材料H₅PMo₁₀V₂O₄₀（表示为PMo₁₀V₂）作为一种有效的电解液添加剂，以缓解锂枝晶的持续生长。

图1 采用PMo₁₀V₂添加剂的锂沉积示意图及SEM表征

添加剂PMo₁₀V₂阴离子簇充当“电子海绵”，通过静电力从电解液中吸引Li⁺，形成富Li⁺束，然后在电解前在锂金属上形成界面层。在最初的几个循环中，该层在负极上生长为更厚且更具保护性的SEI层。

此外，含PMo₁₀V₂的层还有助于补充锂箔上锂离子的空位，使表面的电荷分布均匀，从而防止锂局部沉积成枝晶。同时，DFT计算进一步证实了上述机制，首先，由于高结合能，Li⁺与PMo₁₀V₂簇形成络合物，然后锂离子从PMo₁₀V₂含层脱离并向阳极扩散，由于含PMo₁₀V₂层上的锂迁移势垒低，沉积的锂在负极表面的分布是均匀的。

图2 对称电池性能

因此，采用具有PMo₁₀V₂离子海绵添加剂的碳酸酯电解液中的锂负极在1 mA cm^-2的电流密度下表现出优异的360小时循环稳定性，以及高达2 mA cm^-2的出色倍率性能。当在Li-LiCoO₂全电池的电解液中添加PMo₁₀V₂时，也获得了优异的循环稳定性和倍率性能，该电池能够在3 C下提供高达108.5 mAh g^-1的可逆容量，并最多可循环300次。

这项工作提出了一种抑制锂金属负极枝晶生长的有效机制，提供了一种富锂界面层形式的有效方法，有助于实现安全耐用的LMBs。

图3 全电池性能

Polyoxometalate Ionic Sponge Enabled Dendrite‑Free and Highly Stable Lithium Metal Anode. Small Methods 2022. DOI: 10.1002/smtd.202101613

原创文章，作者：v-suan，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/15/62d9c36be0/

温大/剑桥/江苏师大Small Methods：多金属氧酸盐电解液添加剂实现稳定的锂金属负极

相关推荐