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Nano Energy：通過丙烯腈電聚合調(diào)節(jié)鋰金屬電池中鋰沉積

眾所周知，在液態(tài)電解液中的鋰沉積總是伴隨著陰離子和溶劑的化學(xué)和電化學(xué)分解。分解產(chǎn)物瞬間鈍化鋰表面，形成具有顯著體積膨脹的多孔結(jié)構(gòu)（即苔蘚狀鋰）。這些連續(xù)的寄生反應(yīng)還導(dǎo)致鋰金屬負(fù)極的庫侖效率（CE）低，電解液消耗快，形成死鋰。

美國(guó)加州大學(xué)河濱分校Juchen Guo等人報(bào)道丙烯腈 (AN) 作為碳酸酯基電解液中的有效添加劑，可實(shí)現(xiàn)均勻致密的鋰沉積并提高鋰金屬負(fù)極的庫侖效率。

電化學(xué)、光譜和理論研究表明，在鋰沉積過程中電解液發(fā)生電化學(xué)分解之前，AN 在鋰表面進(jìn)行電聚合。由此產(chǎn)生的聚丙烯腈人造固體電解質(zhì)界面使鋰沉積物的成核和生長(zhǎng)均勻，副反應(yīng)顯著減少。

AN添加劑的有效性在0.4 Ah Li||LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂軟包電池（使用50 μm Li負(fù)極，3 mAh cm^-2正極面積容量和 4 g Ah ^-1電解液）中得到驗(yàn)證，它在實(shí)用充放電條件下具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。

圖1 SEI組成的XPS分析

圖2 電化學(xué)性能

Regulating Lithium Deposition via Electropolymerization of Acrylonitrile in Rechargeable Lithium Metal Batteries. Nano Energy 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106298

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