《苏州纳米所在非对称凝胶电解质助力无枝晶金属锂电池研究方面取得进展》

• 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
• 编译者： 冯瑞华
• 发布时间：2020-04-05

. 具有高理论比容量、低氧化还原电位的金属锂负极，有望助力下一代高能量电池的实现。然而，液态电解液体系中金属锂负极的枝晶问题饱受诟病。枝晶生长不但能够导致锂的不可逆容量损失，还可能引发电池短路乃至爆炸。科学家们对枝晶生长机理进行了广泛研究，其中得到广泛认可的 Chazalviel 模型指出，枝晶成核时间受到电解质离子浓度、阴 /阳离子迁移率和有效电流密度的影响。提高电解质的锂离子迁移率，降低阴离子迁移率，将有效延长成核时间，抑制枝晶生长。 近期， 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 从枝晶生长机制出发，设计了一种 促进锂离子快速传输和均匀沉积的非对称凝胶聚合物电解质 （ Asymmetric GPE） 膜，用于 无枝晶生长的金属锂电池 。 首先，经分子动力学（ MD ）模拟结果证明， P VDF 分子链上极性单元能以离子 -偶极子作用力结合电解质中的 PF 6 - （图 1c），而Li + 则在体系中表现出更高的扩散系数（图 1e）。利用聚合物这种性质，该团队设计了独特的膜结构用于调节电解质离子分布。其中，占主要部分的 竖直孔道层 ，能够缩短内部传输路径，实现离子快速传导；与锂负极接触面的 纳米孔层 ，起到重新分布和均匀化锂离子流的作用。充电过程中， PF 6 - 被束缚在聚合物基体上，而 Li + 能够快速传导至负极并均匀沉积 ，从而实现无枝晶金属锂电池。 以上 研究成果以 “Asymmetric Gel Polymer Electrolyte with High Lithium Ionic Conductivity for Dendrite-free Lithium Metal Batteries” 为题发表在Journal of Materials Chemistry A上 （ doi.org/10.1039/D0TA01883J ）。 第一作者为中科大硕士研究生李麟阁，通讯作者为刘美男项目研究员。