《Nano Energy》三嗪交联聚离子液体锂电池电解质

图文简介

用聚合物材料合理设计Cu集流体上的功能层是提高锂负极电池电化学性能的有效策略。在这里，在铜箔上构建了一个多功能溶剂稳定层，其中包含三嗪交联聚离子液体 (cPIL) 作为聚合物基质和原位形成的 LiF 纳米粒子作为填料 (cPIL-LiF)，以调节电镀/剥离行为。具有优异的亲锂性和静电屏蔽性能的 cPIL 可确保均匀的 Li +通量并促进均匀的 Li 沉积。cPIL-LiF中的LiF纳米粒子和TFSI阴离子有助于形成稳定的LiF-和Li 3富氮固体电解质界面（SEI）。由于这些优势，实现了出色的界面稳定性，因此在循环过程中可以很好地保持致密且无枝晶的锂沉积。经 cPIL-LiF 涂层的 Cu 能够提高循环稳定性，200 次循环的库仑效率约为 98%，远优于裸 Cu 和用常用聚合物改性的Cu。此外，具有Li4Ti5O12 /LiFePO4的全电池正极和 cPIL-LiF-Cu@Li（有限量的沉积锂）表现出明显增强的电化学性能。这项工作为在铜集流体上构建电解质稳定的人工保护层以实现稳定的锂电镀/剥离提供了新的视角，并丰富了对高性能锂金属基电池发展的理解。

通过 cPIL-LiF 人工界面调节锂沉积的示意图

(a) 裸铜和 cPIL-LiF-Cu 的光学照片图像。(b) 浸入电解液和 DMSO 中的部分涂层铜箔，证明了 cPIL-LiF 层良好的溶剂稳定性。深色和浅色区域分别代表具有和不具有 cPIL-LiF 涂层的 Cu。(c, d) cPIL-LiF-Cu 的俯视 SEM 图像。(e, f) cPIL-LiF-Cu 的截面图 SEM 图像。(g) 通过 EDS 映射在 cPIL-LiF-Cu 的横截面中的 Cu、N、F 元素分布。(h) PIL-Cu 和 cPIL-LiF-Cu 的 FTIR 光谱。1662 cm -1和 954 cm -1附近的吸收带被分配到三嗪环，证明了 PIL 的交联。(i) PIL-Cu 和 cPIL-LiF-Cu 的 XRD 光谱。(j) 醚基电解质在裸铜、PIL-Cu 和 cPIL-LiF-Cu 上的静态接触角。

具有和不具有 cPIL-LiF 涂层的铜集流体上的锂沉积形态

使用具有不同涂层的铜箔的 Li||Cu 电池的电化学性能。

论文信息

论文题目：Triazine Crosslinked Polyionic Liquid: An Electrolyte-Stable, Lithiophilic and Electrostatic Shielding Layer for Uniform Lithium Plating/Stripping

通讯作者：康飞宇，yidan Cao

通讯单位：清华大学深研院

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