基于聚苯乙烯磺酸的鋰金屬負極界面保護層的設計

編號：CYYJ03012

篇名：基于聚苯乙烯磺酸的鋰金屬負極界面保護層的設計

作者：李威 羅飄 黃廉湛 崔志明

關鍵詞： 鋰金屬負極 界面保護層 聚苯乙烯磺酸鋰 快離子傳輸 鋰枝晶

機構： 華南理工大學化學與化工學院

摘要： 將聚苯乙烯磺酸(PSS)進行鋰化處理后,涂覆在鋰箔表面,在鋰金屬表面構筑一層均勻的聚苯乙烯磺酸鋰(PSSLi)界面保護層,形成PSSLi@Li復合電極.通過紅外光譜(FTIR)、電化學阻抗譜(EIS)、電池性能分析和有限元多物理場仿真模擬等方法,對該復合電極進行了結構和性能研究.結果表明,PSSLi界面保護層能有效地避免電解液與鋰金屬的直接接觸,抑制了“死鋰”和鋰枝晶的生成.聚苯乙烯磺酸鋰具有整齊排布的磺酸基團,為鋰離子提供了穩(wěn)定的傳輸通道,能夠均勻化鋰離子的遷移速率,調節(jié)鋰離子在電極表面的濃度分布,并實現(xiàn)均勻的鋰金屬沉積/剝離.電化學實驗數(shù)據(jù)表明,將該PSSLi界面層涂覆在銅箔表面進行庫侖效率測試,循環(huán)350次實驗后仍然能夠保持在99.5%以上;利用PSSLi@Li復合電極組裝形成的對稱電池,在1 mA/cm2的電流密度、1 mA·h/cm2的面積容量下,能夠穩(wěn)定循環(huán)1200 h以上;PSSLi@Li與磷酸鐵鋰正極材料組裝的全電池,在1C倍率下循環(huán)500次后,仍具有115 mA·h/g的容量,容量保持率可達81%以上;在8C的高倍率下,該電池的容量可達到105 mA·h/g.