学术前沿AEM具有仿生单离子通道的坚

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文章信息

具有仿生单离子通道的坚实耐用人工SEI膜，保护高容量锂金属负极第一作者：姜广宇通讯作者：孙福根*，代斌*，李永生*单位：南昌大学，石河子大学，华东理工大学

研究背景

锂金属负极，因其极高的理论比容量(mAhg-1)和最低的工作电势（-3.04VvsH+/H2），被称为锂二次电池的“圣杯”负极。然而，目前锂金属负极的应用存在几个明显的缺陷问题：

（1）负极锂金属的电沉积过程在热力学上倾向生成枝晶状锂，同时其表面电场的不均分布，加剧了锂离子的非均匀沉积和锂枝晶的无序生长；

（2）大量锂枝晶的生长，容易刺穿隔膜，造成电池内部短路和安全问题[8-9]；

（3）锂负极的以上巨大体积变化，使得SEI膜无法稳定覆盖其表面，导致SEI膜持续形成、电解液被不断消耗殆尽，电池库伦效率和循环寿命降低，从而阻碍了锂金属电池（包括全固态锂金属、锂硫和锂空电池等）的产业化应用。

文章简介

近日，南昌大学孙福根副研究员与石河子大学代斌教授，华东理工大学李永生教授合作在国际知名期刊AdvancedEnergyMaterials上发表题为“RobustArtificialSolid‐ElectrolyteInterfaceswithBiomimeticIonicChannelsforDendrite‐FreeLiMetalAnodes”的研究工作。这项工作受启发于生物真核细胞膜的K+/Na+离子通道，用高氯酸根ClO4-阴离子化UiO-66的离子通道，并将其与Li-Nafion粘合剂混合，均匀喷涂在锂金属负极表面，人工仿生构建一种具有单Li+离子扩散通道的高稳定SEI膜，以抑制锂枝晶的不均匀沉积和生长、保护高容量的锂金属负极。

本文要点

要点一：采用电负性和亲锂性ClO4-基团阴离子化UiO-66离子通道，使得人工SEI膜（UCLN）具有优异的单Li+离子传导特性，确保快速均匀的Li+扩散，并有效阻隔锂金属与电解液的副反应发生。要点二：人工仿生UCLN膜优异的机械韧性和单Li+离子传导性，可以高效抑制锂金属负极表面的锂枝晶不均匀沉积和生长，保护锂金属负极整体结构稳定。要点三：UCLN膜保护的Li金属负极（Li

UCLN）具有出色的倍率性能，即使在50um超薄金属锂带和贫电解液等接近实际应用的条件下，也表现出很好的循环稳定性。

文章链接

RobustArtificialSolid‐ElectrolyteInterfaceswithBiomimeticIonicChannelsforDendrite‐FreeLiMetalAnodes

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