编号：CYYJ03012
篇名：基于聚苯乙烯磺酸的锂金属负极界面保护层的设计
作者：李威 罗飘 黄廉湛 崔志明
关键词： 锂金属负极 界面保护层 聚苯乙烯磺酸锂 快离子传输 锂枝晶
机构： 华南理工大学化学与化工学院
摘要： 将聚苯乙烯磺酸(PSS)进行锂化处理后,涂覆在锂箔表面,在锂金属表面构筑一层均匀的聚苯乙烯磺酸锂(PSSLi)界面保护层,形成PSSLi@Li复合电极.通过红外光谱(FTIR)、电化学阻抗谱(EIS)、电池性能分析和有限元多物理场仿真模拟等方法,对该复合电极进行了结构和性能研究.结果表明,PSSLi界面保护层能有效地避免电解液与锂金属的直接接触,抑制了“死锂”和锂枝晶的生成.聚苯乙烯磺酸锂具有整齐排布的磺酸基团,为锂离子提供了稳定的传输通道,能够均匀化锂离子的迁移速率,调节锂离子在电极表面的浓度分布,并实现均匀的锂金属沉积/剥离.电化学实验数据表明,将该PSSLi界面层涂覆在铜箔表面进行库仑效率测试,循环350次实验后仍然能够保持在99.5%以上;利用PSSLi@Li复合电极组装形成的对称电池,在1 mA/cm2的电流密度、1 mA·h/cm2的面积容量下,能够稳定循环1200 h以上;PSSLi@Li与磷酸铁锂正极材料组装的全电池,在1C倍率下循环500次后,仍具有115 mA·h/g的容量,容量保持率可达81%以上;在8C的高倍率下,该电池的容量可达到105 mA·h/g.
