研讨发现内共生氮化锂/纤维素层可延长锂金属负极循环寿数

锂金属具有理论容量密度高（3860 mAh/g）、电化学电势低（-3.040 V vs. SHE）等特色，是抱负的高能量密度电池负极。但是锂金属活性高，容易与传统电解质产生不可控的副反响，构成固态电解质界面层（SEI）的化学和机械稳定性较差：一方面，循环过程中SEI的重复决裂会加快死锂的构成和不可逆的活性锂/电解质丢失；另一方面，溶剂诱导构成的SEI机械功能较差，不足以按捺锂枝晶的成长，导致枝晶刺穿隔阂构成电池短路。

中国科学院大连化学物理研讨所储能技术研讨部研讨员李前锋、张洪章带领的研讨团队在具有长循环寿数的锂金属电池研讨方面获得发展。科研人员在电解液中引进一种新式增加剂——硝化纤维素，构建内共生的氮化锂/纤维素双层SEI（ES-DSEI），并用于锂金属电池中。ES-DSEI在用于锂金属维护中具有共同优势：硝化纤维素会优先与锂反响，一步实现在锂外表构建聚合物/无机层；外层的柔性聚合物层能够习惯锂金属在循环过程中的体积改变，其强粘附功能按捺内层无机物的剥离；内层的无机层具有机械强度高的特色，能够按捺枝晶的成长，且晶型的氧化锂和氮化锂层有利于锂离子传输。科研人员使用密度泛函理论模拟计算证明，相较于锂盐阴离子和溶剂，硝化纤维素具有更低的最低未占有分子轨迹（LUMO）能量。此外，硝化纤维素的硝基基团更易于与金属锂反响，在近锂内层构成LiNO2等无机物种，而其主链则靠Li-O键严密吸附在远锂外层。与未增加硝化纤维素的电解液比较，锂负极在含有硝化纤维素为增加剂的电解液中循环寿数提高了一倍。该工作为长寿数锂金属负极的规划供给了新思路。

相关研讨成果以Endogenous Symbiotic Li3N / Cellulose Skin to Extend the Cycle Life of Lithium Anode为题，宣布在Angewandte Chemie international edition上。论文榜首作者为大连化物所博士研讨生罗洋。研讨工作得到国家自然科学基金、国家重点研制项目、中科院青年立异促进会等项目的赞助。

大连化物所发现内共生氮化锂/纤维素层可延长锂金属负极循环寿数