【編號】2022-26

【題名】熱壓法構筑鋰負極聚偏氟乙烯基雙功能保護層的研究

【作者】李偉輝，李浩博，曾誠等

【機構】華中科技大學材料科學與工程學院，材料成形與模具技術國家重點實驗室；深圳市安博瑞新材料科技有限公司

【刊名】高等學校化學學報（2022年02期）

【文摘】鋰金屬具有高比容量(3860 mA?h/g)和低電化學電位，是一種極具潛力的新型電池負極材料。然而，鋰金屬電化學穩定性差，導致電池循環壽命受限，容易產生枝晶，造成電池短路，引發安全風險，而其對空氣及環境的高度敏感性也極大增加了電池制作的難度與成本，限制了其應用推廣。改善鋰金屬負極的界面穩定性被認為是提升鋰金屬電池性能的重要途徑。本文通過簡單直接的熱壓法在鋰金屬負極表面構筑了聚偏氟乙烯(PVDF)基雙功能保護層，使鋰金屬的空氣穩定性提升至約120min，并延長了鋰金屬對稱電池的循環壽命至約1200h；再通過在PVDF保護層內引入親鋰的SnO₂粒子，形成的無機有機復合保護層可以通過原位合金化反應提供鋰沉積的形核位點，在保持良好循環穩定性的基礎上進一步降低成鋰沉積的過電位，極化過電位從0.016V降低到0.007V。含有該保護層的全電池展現出約200次的長循環壽命與90％以上的高容量保持率，在3C高倍率下放電比容量仍達127mA?h/g。提出的雙功能電極界面保護層策略能有效提升鋰金屬負極空氣穩定性和電化學性能。