人工界面层在金属锂负极中的应用

作     者：关俊 李念武 于乐 Jun Guan;Nianwu Li;Le Yu

作者机构：北京化工大学有机无机复合国家重点实验室北京100029 

出 版 物：《物理化学学报》 (Acta Physico-Chimica Sinica)

年 卷 期：2021年第37卷第2期

页      面：76-89页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(21975015,51902016,21703010) 中央高校基本科研业务专项资金(buctrc201829,buctrc201904) 山东省重点研发计划(2019TSLH0120)资助项目 

主　　题：金属锂负极 金属锂电池 人工界面 固态电解质界面 锂枝晶 

摘      要：金属锂具有极高的比容量(3860 mAh·g^(−1))和最低的电化学反应电位(相对标准氢电位为−3.040 V),被认为是高能量密度二次电池最具潜力的负极材料。然而金属锂负极界面稳定性差、不可控的枝晶生长、沉积/剥离过程中巨大的体积变化等严重阻碍了金属锂负极的商业化应用。在金属锂表面构建一层物理化学性质稳定的人工界面保护层被认为是解决金属锂负极界面不稳定和枝晶生长,缓解体积膨胀带来的界面波动等一系列问题的有效手段。本综述依据界面传导性质,从离子导通而电子绝缘的人工固态电解质界面(SEI)层、离子/电子混合传导界面、纳米界面钝化层三个部分对人工界面保护层进行了归纳总结。分析了人工界面保护层的物质结构与性能之间的构效关系,探讨了如何提高人工界面保护层的物理化学稳定性、界面离子输运、界面强度与柔韧性、界面兼容性等。最后,指出用于金属锂负极的人工界面保护层目前面临的主要挑战,并对其未来的发展进行了展望。