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不穩定的固體電解質界面（SEI）層，伴隨著有害的鋰枝晶生長，是實現可行的鋰金屬電池的主要挑戰。

廣西大學蒲雄等報道了一種自修復和單離子導電人工SEI(SS-ASEI)層來穩定鋰金屬負極，抑制鋰枝晶生長，并促進鋰沉積/剝離動力學。

這種聚合物SS-ASEI層是通過動態交聯聚（二甲基硅氧烷）（SS-PDMS）制備的，并通過添加SiO₂納米顆粒作為增強填料（SS-PDMSSiO₂）進一步優化。SiO₂的引入有助于顯著提高離子電導率和機械性能。

交聯中心有助于源自動態Al-O鍵的自愈能力和由于帶負電荷Al(OR)₄-基團導致的鋰離子選擇性。結果，優化的SS-ASEI薄膜（含7 wt% SiO₂）實現了多種優異性能，包括96%的自愈效率、0.13×10-⁴S cm^-1的離子電導率和0.71鋰離子轉移數。

廣西大學蒲雄Nano Energy：自修復單離子導電人工SEI穩定鋰金屬負極

圖1. Li|Cu電池性能

進一步通過在鋰金屬負極上應用這種SS-ASEI膜，在0.5 mA cm^-2和1.0 mAh cm^-2下實現了1340小時的超穩定鋰沉積/剝離。此外，在基于商用NCM811(LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂)正極的電池中，SS-ASEI改性負極也實現了比裸鋰金屬負極更高的倍率性能和循環穩定性能。

因此，這種穩定鋰金屬負極的可行方法顯示出在未來高能量密度鋰金屬電池商業化中的巨大潛力。

廣西大學蒲雄Nano Energy：自修復單離子導電人工SEI穩定鋰金屬負極

圖2. 全電池性能

Self-Healing Single-Ion-Conductive Artificial Polymeric Solid Electrolyte Interphases for Stable Lithium Metal Anodes. Nano Energy 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106871

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