鋰金屬被認(rèn)為是高比能電池最有前景的負(fù)極材料之一，而鋰表面總是發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)，不斷消耗活性鋰和電解液。固體電解質(zhì)界面層（SEI）通常被認(rèn)為是保護(hù)鋰金屬負(fù)極的關(guān)鍵部件。

圖1 自誘導(dǎo)雙層SEI的構(gòu)建

北京理工大學(xué)陳人杰、錢驥等展示了一種具有高韌性和高離子導(dǎo)電性的自誘導(dǎo)雙層SEI，以用于超穩(wěn)定鋰金屬電池。具體而言，作者通過射頻磁控濺射法在鋰金屬表面直接預(yù)沉積了一層超薄的LiAlO₂（LAO）薄膜，作為堅固的鋰離子導(dǎo)電無機(jī)層。

此外，在最初的電化學(xué)循環(huán)中，電子隧穿LAO會導(dǎo)致電解液還原和外層有機(jī)層的形成。因此，在鋰金屬負(fù)極上可以形成獨(dú)特的自誘導(dǎo)雙層SEI。

圖2 對稱電池性能

研究顯示，由于具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和離子導(dǎo)電性，堅固的LAO層能有效抑制鋰枝晶的生長，從而實(shí)現(xiàn)均勻的鋰沉積。同時，外層有機(jī)層還能進(jìn)一步提高鋰金屬負(fù)極與電解液之間相間的穩(wěn)定性。

此外，具有自誘導(dǎo)雙層SEI的改性鋰金屬負(fù)極的制備具有很高的可擴(kuò)展性。得益于雙層SEI的顯著效果，基于改性鋰金屬負(fù)極的鋰對稱電池以及各種全電池的電化學(xué)性能和循環(huán)壽命都得到了大幅提高。

圖3 全電池性能

Self-Induced Dual-Layered Solid Electrolyte Interphase with High Toughness and High Ionic Conductivity for Ultra-Stable Lithium Metal Batteries. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202303710