为了解决锂金属负极商业化的问题，阿肯色大学的研究人员开发了一种新型的含锂交聚合物材料LiGL(GL=甘油)。这种LiGL聚合物薄膜表现出优异的性能，可以有效地保护锂金属负极免受枝晶生长和SEI形成的影响，从而实现锂电极的长期稳定循环性能。他们于9月7日在EnergyMaterialAdvances上发表了他们的方法。
迄今为止，已经报道了多种技术策略来解决锂负极的问题，例如三维(3-D)锂承载框架、电解质添加剂、固态电解质和表面涂层。“在这些努力中，表面涂层仍然是一种简便有效的途径，”通讯作者、阿肯色大学机械工程系教授孟祥波说。
“分子层沉积(MLD)最近已成为一种新的研究重点，于2018年首次实施，”孟说。“这些通过MLD精确合成的聚合物薄膜比无机薄膜具有更好的柔韧性，有助于提供更好的保护效果，从而提高锂金属负极的性能。”
孟和他的团队开发了三种锂硅树脂的MLD工艺，并研究了这些聚合物薄膜涂层的保护作用，试图实现长期稳定的循环性能，并且几乎不会形成锂枝晶和锂电极的SEI。
“在这项工作中，我们首次开发了一种新型的含锂交聚合物材料，一种能够对锂(Li)金属负极提供出色保护效果的硅酮材料，”孟说。“我们发现LiGL锂硅可以作为锂金属负极上一种特殊的聚合物保护膜。”
据Meng介绍，这种LiGLMLD的每循环平均生长(GPC)约为2.7nm/循环，并且对锂电极显示出出色的保护效果，即显着抑制锂枝晶并减少SEI形成。的计算模拟和实验显示，该MLDLiGL膜是电绝缘性和离子导电的。
在他们的研究中，实验数据表明，由这种LiGL锂硅树脂涂覆的锂电极可以实现优异的循环稳定性，在电流密度为5mA/cm2和1mAh/cm2的面积容量。现在，更新的结果已将可循环性扩展到超过20,000次锂剥离/电镀循环(超过10,000小时或超过1年)而没有出现故障。所有这些都是迄今为止文献中报道的最佳循环性。因此，这些结果非常有前景，MLDLiGL技术可能为解决锂负极问题铺平了技术途径。
“LiGL涂层的性能，如机械性能和导电性，是它们对锂金属电极的出色保护作用的基础，”孟说。“我们开发的这种新型LiGL代表了对锂负极现有问题的简便有效的解决方案，并可能为锂金属电池铺平了技术上可行的路线。”
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