由不稳定且异质锂负极-电解质界面导致的不受控枝晶生长和低循环效率等问题严重制约了金属锂负极的实用化发展进程。近日，中山大学吴丁财和刘绍鸿等借助全有机界面保护层实现了金属锂负极无枝晶的稳定工作。

文章要点

1）这种新型的全有机人工保护层的关键是使用聚（低聚（乙二醇）甲醚甲基丙烯酸酯）接枝、超交联的聚（4-氯甲基苯乙烯）（xPCMS-g-PEGMA）纳米球作为多孔纳米填料来增强单离子导电锂化Nafion（LN）膜。得益于刚性超交联骨架，超交联聚（4-氯甲基苯乙烯）（xPCMS）内芯可大幅提高LN膜的机械稳定性，而高度多孔的聚合物结构则使得人工保护层具有较轻的质量以及足够的离子扩散通道。

2）此外，多毛的聚（低聚（乙二醇）甲醚-甲基丙烯酸甲酯）（PEGMA）链有利于xPCMS-g-PEGMA纳米填料与LN的均匀复合，LN聚合物赋予保护层良好的结构完整性，这可以促进具有高Li⁺转移数的均匀有效Li⁺扩散。因此，这种xPCMS-g-PEGMA/LN保护的锂负极能够在对称电池中在10mA/cm²的超高电流密度下实现均匀的锂沉积与剥离长达9100 h（>1 年）。值得注意的是，即便在10mA/cm²的超高电流密度和10mAh/cm²的超高容量下该负极也可以实现史无前例的超过2800 h的稳定工作。当与高负载正极匹配时配对时（xPCMS-g-PEGMA/LN保护的薄锂负极（~10 mAh/cm²） 与空白锂电池相比电池的稳定性也有很大提高。

参考文献

Shimei Li et al, A robust all-organic protective layer towards ultrahigh-rate and large-capacity Li metal anodes, Nature Nanotechnology, 2022

DOI: 10.1038/s41565-022-01107-2

https://www.nature.com/articles/s41565-022-01107-2