固态锂金属电池凭借其本征的安全性和高理论能量密度等优势而备受青睐。然而，还原性很强的金属锂负极往往会与固态电解质发生反应而导致电极-电解质界面恶化而使得固态锂电池循环稳定性不佳。近日，华南理工大学刘军教授团队利用1-丁基-1-甲基吡咯烷二（三氟甲基磺酰）酰亚胺作为引发剂在聚合物电解质中原位构建了人工保护层实现了固态锂金属电池的长效稳定性。
本文要点
1） 研究人员之所以选择1-丁基-1-甲基吡咯烷二（三氟甲基磺酰）酰亚胺（PYR14TFSI）是因为其具备如下优势：一是高安全性和低可燃性；二是具有较高的粘度能够使得涂层膨胀进而是锂金属和聚合物电解质接触更加紧密；三是离子液体的引入可以增加TFSI-阴离子的比例使得更多溶剂化的阴离子参与到SEI膜的形成中去。此外，低分子量的离子液体还可以作为聚合物电解质的增塑剂来降低聚合物的结晶性、提高链段运动的强度，进而提高电解质的离子电导率。
2） 研究人员借助飞行时间二次离子质谱和非原位XPS等手段证实在锂金属-聚合物电解质界面上人工SEI膜的存在。该保护层不仅能够抑制锂枝晶的生长还可以降低聚合物的还原反应.
3） 得益于该人工SEI膜的保护，Li/Li对称电池能够完成长达4500h的超长稳定循环。同时，对称电池在0.3mA/cm2的电流密度下也能够实现800小时的稳定循环。Li/LiFePO4全电池在0.5C的电流密度下能够实现长达1600周的稳定循环，其容量保持率高达80%。
参考文献
Dechao Zhang et al, In Situ Construction a Stable Protective Layer in Polymer Electrolyte for Ultralong Lifespan Solid-State Lithium Metal Batteries, Advanced Science, 2022
DOI: 10.1002/advs.202104277
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202104277?af=R
