金属锂负极凭借其超高的理论比容量、最低的氧化还原电势和地低体积密度等优势而被视为新一代高比能二次电池体系的关键材料。然而，金属锂负极存在着枝晶生长导致SEI膜重复破裂生长、无限体积膨胀以及低库伦效率等问题。近日，韩国忠南大学Woo-jin Song, 韩国先进科学技术研究所Chan Beum Park以及Jiheong Kang等利用对称离子液体自组装形成的保护层实现了可逆程度高、库伦效率高的金属锂负极。

本文要点

1） 研究人员在吡咯烷阳离子（Pyr⁺）上引入了对称的亲锂烷基链，借助吡咯烷在电场作用下的优先组装和低于金属锂负极的氧化还原电势来实现其在金属锂表面凸起处的保护。与具有不对称烷基链的传统阳离子相比，具有对称烷基链的阳离子能够产生最密集的组装屏蔽层，由此形成的保护层具备较高的憎锂性，从而能够实现金属锂的稳定均匀沉积。

2） 研究人员将这种离子液体自组装形成的保护层应用在锂金属全电池中并对其电化学性能进行了考察。Li-LiFePO₄和Li-NCM622全电池能够稳定循环600周，其容量保持率高达80%且库伦效率高达99.8%。

3） 为了对该策略的实际应用性进行研究，研究人员将厚度为40um的薄锂片与高载量的NCM622（12mg/cm²）正极相匹配组装了全电池。该全电池的能量密度高达658Wh/kg(基于扣式电池正极质量计算)。

参考文献

Jinha Jang,Jae-Sun Shin,Sunghyun Ko,Hyunchang Park,Woo-Jin Song,Chan Beum Park,Jiheong Kang， Self-Assembled Protective Layer by Symmetric Ionic Liquid for Long-Cycling Lithium–Metal Batteries， Advanced Energy Materials, 2022

DOI: 10.1002/aenm.202103955