功能化电解质抑制锂枝晶研究进展

   金属锂具有最高的理论比容量（3860 mAh/g）以及最低的还原电位（-3.04V vs SHE）,因此锂金属电池是最有希望的下一代高能量密度的电化学下一代电化学储存设备之一。但是锂枝晶的存在严重影响着锂金属电池的安全。锂枝晶不可控生长的主要诱因是沉积在锂金属上的SEI膜不均匀、不稳定的。为了形成均匀稳定的SEI膜，可以使用凝胶聚合物电解质（GPE）或者固态聚合物电解质（SPE）代替传统的液态电解质，由此降低与金属锂的反应活性。

   其中凝胶聚合物电解质虽然离子电导率高，但是机械性能、库伦效率还有待提高。为此，可以在聚合物中嵌入交联结构，提高GPE的机械性能。目前的交联反应主要由热自由基引发，例如过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈等。这些自由基缺点是，副产物热自由基和残余单体，与金属锂具有较高的反应活性。为此，清华大学研究团队基于开环聚合反应，通过无需引发剂的“一锅法”制备了3D网络结构交联凝胶电解液1。以双酚A二缩水甘油醚（DEBA）为支撑框架——提高聚合物网络的机械强度；以聚乙二醇二缩水甘油醚（PEGDE）和二氨基聚（环氧丙烷）（DPPO）为交联剂来保证离子能快速传输，用于Li/LiFePO4电池表现出优越的循环性能和倍率性能，优于液态电解液。

   北京大学郭少军教授和北京理工大学陈人杰教授（共同通讯作者）的团队，通过借鉴自然界中的蚁穴结构，研究人员成功设计了一种以SiO2为骨架的离子化凝胶电解质2。这种仿生离子化凝胶电解质不仅具有较高的离子传导率，而且能够自发地在锂负极表面形成保护层，从而有效地抑制了锂枝晶的生长。

1.Lu, Q.; He, Y. B.; Yu, Q.; Li, B.; Kaneti, Y. V.; Yao, Y.; Kang, F.; Yang, Q. H., Dendrite-Free, High-Rate, Long-Life Lithium Metal Batteries with a 3D Cross-Linked Network Polymer Electrolyte. Advanced materials 2017, 29 (13).

2.Chen, N.; Dai, y.; Xing, Y.; Wang, L.; Guo, C.; Chen, R.; Guo, S.; Wu, F., Biomimetic Ant-nest Ionogel Electrolyte Boosts the Performance of Dendrite-free Lithium Batteries. Energy Environ. Sci. 2017.

（沈秀）