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北大周恒輝/北化工劉文AFM：基于LixPO4的有機磷混合SEI層用于鋰金屬電池

鋰金屬因其最高的比容量和最低的電位而成為下一代可充電電池系統的有前途的負極候選。然而，低庫侖效率（CE）和循環過程中鋰枝晶的形成嚴重阻礙了其實際應用。

在此，受Li₃PO₄的高Li⁺電導率和快速Li⁺遷移的啟發，北京大學周恒輝副教授、北京化工大學劉文教授等人基于使用植酸（PA）作為鋰金屬表面處理化學品的表面螯合策略，提出了一種有機磷混合柔性固體電解質中間相（SEI）層。

與傳統的 SEI 層不同，PA 和Li⁺之間的多核復合物在這個SEI層中充當“連接器”，不僅保證了它的機械柔韌性，而且提高了它的親鋰性和離子電導率。

圖1. 有機磷混合SEI層的制備工藝

憑借這些優勢，這種SEI涂層可以有效地適應鋰電鍍/剝離過程中的大體積變化并實現均勻的鋰沉積。在0.5 mA cm^-2的電流密度下，Li||Cu電池在500次循環中表現出99.0% 的高CE 。Li||Li對稱電池還可以在10.0 mA cm^-2的高電流密度下保持超過2500小時的穩定鋰電鍍/剝離過程。

此外，基于該策略的所有鋰金屬電池（Li-S、Li||NCM、Li||LFP等）都表現出長循環壽命和高容量保持率。這種表面螯合策略為制造穩定有效的SEI層提供了新的途徑，以用于鋰金屬電池的實際應用。

圖2. 基于該SEI層的各類鋰金屬電池的電化學性能

Organophosphorus Hybrid Solid Electrolyte Interphase Layer Based on Li_xPO₄Enables Uniform Lithium Deposition for High-Performance Lithium Metal Batteries, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202107923

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