崔屹：橡皮泥的“固液”杂化机械性质可显著提高下一代锂金属电池的稳定性

高分子科学前沿 · 公众号 · 化学 · 2017-03-26 13:59

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最近， 斯坦福崔屹教授研究组 把橡皮泥作为金属锂负极的保护涂层，他们发现，橡皮泥的“固-液”杂化性质使得其可以作为金属锂负极的极好的自适应保护层：（1）在正常的充放电过程中，橡皮泥的“液体”性质使得其可以在金属锂变化缓慢流动。因此，不管金属锂的体积和形貌如何变化，橡皮泥都可以完美的覆盖在锂的表面上，起到保护作用。这时，橡皮泥涂层可以降低高活性的锂与电解液的直接接触，从而有效的减少副反应的发生。(2) 如果金属锂在表面某些地方产生锂沉积的“热点”，使得锂枝晶“刺出”，其上涂覆的橡皮泥受到的剪切力就会变大，从而使得其机械强度增大，体现出“固体”的性质。（3）橡皮泥的“固体”和“液体”的性质可以随着锂枝晶的生长与消除而可逆变化，从而保证金属锂负极的正常稳定运行。

这种具有“固液”杂化性质的刺激响应涂层对于锂电池来说是一个新的概念，为金属锂负极提供了一个完美的保护界面，这为对于其他电池材料的设计提供了一个新的思路。同时，用橡皮泥作为涂层，操作简单，具有应用前景。

图文速递

图一：具有“固液”性质的金属锂电极涂层。

a）橡皮泥由动态共价键交联的高分子组成。 b）普通的金属锂在循环过程中会产生枝晶。 c）具有剪切变硬性质的橡皮泥保护的金属锂可以有效抑制锂枝晶的产生。