陆盈盈：3D聚三聚氰胺泡沫海绵助力锂金属电池

leime

锂离子电池被广泛应用于电动汽车、移动电子设备等领域。但是由于石墨负极以及基于过渡金属的正极自身理论容量的限制，现有的锂离子电池体系已经难以满足当今时代的需求。锂金属是最具前景的负极材料，但是目前锂金属负极存在较多问题，导致电池寿命较短，甚至会产生安全隐患，限制了其商业化应用。具体的，锂金属负极存在锂枝晶的生长、不稳定的固态电解质界面膜(SEI)、无限的体积膨胀等问题。解决上述问题是实现锂金属电池商业化的关键。电解液添加剂、固态电解质、人工SEI、三维复合电极等策略被用来解决上述问题，但是在大电流密度下，上述问题仍然较为严重。

近日，浙江大学陆盈盈课题组利用三维聚三聚氰胺泡沫海绵(PMF)，可以在大电流密度条件下实现平稳的锂沉积，有效的解决锂金属负极遇到的挑战。在金属锂沉积的过程中，由于集流体表面的突起，会导致不均匀的电荷分布，导致锂离子更倾向于沉积于突起处，进而导致枝晶的生长。PMF表面具有丰富的含氮极性基团，与锂离子有较强的结合能，可以在锂离子沉积过程中均一化锂离子流，抑制尖端效应，进而抑制锂枝晶的生长。除此之外，在金属锂沉积的过程中，PMF的三维结构可以做为金属锂沉积的载体，抑制体积膨胀。电化学测试表明，PMF改性的金属锂负极可以在10mA cm-2大电流密度下稳定循环，为金属锂负极的发展提供了新的思路。

相关研究成果发表于Advanced Energy Materials（DOI:10.1002/aenm.201703360），第一作者为浙江大学直博生范磊。