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?東北師大Small：碳化聚合物點(diǎn)作為電解液添加劑，穩(wěn)定鋰金屬電池

電解液添加劑是抑制鋰金屬電池（LMBs）枝晶無序生長的有效策略。然而，大多數(shù)添加劑的合成很復(fù)雜，并且在循環(huán)中容易分解。

東北師范大學(xué)孫海珠、佟翠艷、Yan-Fei Li等以檸檬酸和乙二胺為前體，通過微波（M-CPD）和水熱（H-CPD）法成功設(shè)計(jì)并合成了碳化聚合物點(diǎn)（CPD）作為電解液添加劑，以引導(dǎo)Li⁺的均勻沉積。

圖1. 材料合成

研究顯示，含N或O的可控官能團(tuán)（尤其是吡啶-N、吡咯-N和羧基）可使CPD在電解液中至少保持穩(wěn)定3個(gè)月。同時(shí)，CPD和Li⁺之間通過靜電作用形成的團(tuán)簇有效地引導(dǎo)了鋰的均勻分散，并限制了”尖端效應(yīng)”和枝晶的形成。

此外，隨著親鋰基團(tuán)的增加，形成了對(duì)電解液中Li⁺溶劑化作用的強(qiáng)烈靜電干擾，從而誘導(dǎo)了Li⁺更快的擴(kuò)散/轉(zhuǎn)移。因此，正如預(yù)期的那樣，H-CPD實(shí)現(xiàn)了超均勻的Li⁺轉(zhuǎn)移。

圖2. 鋰沉積的示意和形貌

結(jié)果，含有H-CPDs的鋰/鋰對(duì)稱電池可以穩(wěn)定地循環(huán)3700小時(shí)以上，并具有約0.38 mV的超低電壓滯后。

此外，通過添加H-CPDs，實(shí)現(xiàn)了Li//LiFePO₄全電池更穩(wěn)定的長時(shí)間循環(huán)，其在1C下循環(huán)200次后容量保持率高達(dá)93.8%，遠(yuǎn)高于沒有添加劑的電池（61.2%）和采用M-CPDs作為添加劑的電池（83.7%）。

因此，這項(xiàng)工作中的策略為CPD作為電解液添加劑用于儲(chǔ)能裝置提供了理論方向。

圖3. 全電池性能

Carbonized Polymer Dots with Controllable N, O Functional Groups as Electrolyte Additives to Achieve Stable Li Metal Batteries. Small 2023. DOI: 10.1002/smll.202206597

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