期点通老师：热点，新型涂层助力锂电池性能提升

众所周知，锂离子电池凭借着其出色的能量密度在当代社会上被广泛使用，尽管它在循环使用的过程中容易生成枝晶以及SEI膜，进而使电池性能受损、失效甚至有起火风险，但至今还没有一种完美的新技术能将其取而代之。

今天来与大家分享一下由美国阿肯色大学(the University of Arkansas)的研究人员近期开发了一种新型的含锂交联聚合物材料是怎么解决锂金属负极存在的两个问题的。

一、LiGL聚合物膜

这种新型的含锂交联聚合物材料名为LiGL(GL=丙三醇/甘油)，这种LiGL聚合物膜具有优异的性能，能有效防止锂金属阳极的枝晶生长和SEI膜形成，实现锂电极长期稳定的循环性能。这项研究成果已于近期发表在了《能源材料进展》(Energy Material Advances)杂志上。

二、历史上关于解决锂负极问题的尝试和LiGL锂酮的发现

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(3D)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，”该研究论文通讯作者、阿肯色大学机械工程系教授Xiangbo Meng说。

“分子层沉积(MLD)最近已经成为一个新的研究方向，于2018年首次实践，”Meng说，“这些通过MLD精确合成的聚合物薄膜，比无机薄膜有更好的柔韧性，有助于提供更好的保护效果，从而提高锂金属负极的性能。”

Meng和他的团队已经开发了三种锂离子聚合物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联聚合物材料，一种能够对锂金属阳极产生优异保护效果的锂酮，”Meng说。“我们发现，LiGL锂酮可以作为一种特殊的聚合物保护膜覆盖在锂金属阳极上。”

三、LiGL MLD性能介绍

据Meng介绍，这种LiGL MLD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。计算模拟和实验还显示，该MLD LiGL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，涂覆LiGL锂酮的锂电极具有优异的循环稳定性。在电流密度为5 mA/cm2，面积容量为1 mAh/cm2的条件下，Li/Li对称电芯中的锂剥离或电镀循环次数可达到13600次以上，而不出现故障。

目前，更新结果显示，无故障循环能力已增长至20000多次锂剥离/电镀循环(超过1万小时或一年以上)。据了解，这是迄今报道过的最好的循环性能。因此，MLD LiGL技术为解决锂负极问题铺设了技术途径。

“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，”Meng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。”