浙工大陶新永Nano Letters：稳定锂金属电池的基于大豆蛋白纤维的人工SEI

由不可控的锂沉积引起的锂（Li）枝晶的扩散严重限制了锂金属电池（LMB）的实际应用，因此，调节均匀的锂沉积是促进稳定锂金属负极的先决条件。

在此，浙江工业大学陶新永教授等人在从大豆中提取的大量可再生植物蛋白的基础上构建了一种多功能人造SEI，采用商业化生产的大豆蛋白纤维（SPF）亲锂骨架来稳定锂金属负极。所采用的SPF具有交联的多孔纤维结构，其中丰富的极性基团有望有效降低电极之间的浓差极化。接触角测试和有限元模拟表明，这种亲锂多孔SPF与电解液的亲和力更好，且可以明显地缓解电极间的离子浓度梯度并帮助锂沿纤维结构沉积。

此外，与直接参与SEI形成的动物蛋白不同，作者证明了引入的SPF促进了循环后富含LiF纳米晶的SEI纳米结构的形成，导致了低的界面阻抗和快速的电荷转移动力学。

图1. SPF的表征及其对锂离子浓度的影响

因此，在Li-Cu电池测试中，SPF保护的锂金属负极在550次循环后保持稳定循环，平均CE为 98.7%。在3 mA cm^-2的电流密度和1 mAh cm^-2的容量下，基于SPF/Li的对称电池循环寿命超过3400 h（~8500次）且具有66 mV 的低电压滞后。

此外，在低N/P比和高负载量的条件下，经SPF改性的实用型Li/LFP软包全电池在0.2 C 时可提供76 mAh的容量，100 次循环后仍具有80% 的容量（裸Li@Cu软包电池的容量持续下降，100次循环后仅保持34%的容量）。这项研究利用植物蛋白纤维作为人工界面层诱导锂沉积和调节SEI纳米结构的设计为LMBs的商业化提供了可能性。

图2. Li/LFP全电池的电化学性能

Soybean Protein Fiber Enabled Controllable Li Deposition and a LiF-Nanocrystal-Enriched Interface for Stable Li Metal Batteries, Nano Letters 2022. DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c04775

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浙工大陶新永Nano Letters：稳定锂金属电池的基于大豆蛋白纤维的人工SEI

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