財聯社（上海，編輯 黃君芝）訊，眾所周知，鋰離子電池憑借著其出色的能量密度在當代社會上被廣泛使用，盡管它在循環使用的過程中容易生成枝晶以及SEI膜，進而使電池性能受損、失效甚至有起火風險，但至今還沒有一種完美的新技術能將其取而代之。
一直以來，科學家們也是竭盡所能地尋找新方法來攻克這些瓶頸。據報道，美國阿肯色大學（the University of Arkansas）的研究人員近期開發了一種新型的含鋰交聯聚合物材料。這種新材料名為LiGL（GL=丙三醇/甘油），有助于解決上述商用鋰金屬負極存在的兩個問題。
據稱，這種LiGL聚合物膜具有優異的性能，能有效防止鋰金屬陽極的枝晶生長和SEI膜形成，實現鋰電極長期穩定的循環性能。這項研究成果已于近期發表在了《能源材料進展》（Energy Material Advances）雜志上。
迄今為止，已經報道了多種技術策略來解決鋰負極的問題，例如三維（3D）鋰承載框架、電解質添加劑、固態電解質和表面涂層。“在這些努力中，表面涂層仍然是一種簡便有效的途徑，”該研究論文通訊作者、阿肯色大學機械工程系教授Xiangbo Meng說。
“分子層沉積（MLD）最近已經成為一個新的研究方向，于2018年首次實踐，”Meng說，“這些通過MLD精確合成的聚合物薄膜，比無機薄膜有更好的柔韌性，有助于提供更好的保護效果，從而提高鋰金屬負極的性能。”
Meng和他的團隊已經開發了三種鋰離子聚合物MLD工藝，并研究了這些聚合物薄膜涂層的保護作用，試圖實現長期穩定的循環性能，并且幾乎不會形成鋰枝晶和鋰電極的 SEI。
“在這項工作中，我們首次開發了一種新型的含鋰交聯聚合物材料，一種能夠對鋰金屬陽極產生優異保護效果的鋰酮，”孟說。“我們發現，LiGL鋰酮可以作為一種特殊的聚合物保護膜覆蓋在鋰金屬陽極上。”
據他介紹，這種LiGL MLD對鋰電極顯示出出色的保護效果，即顯著抑制鋰枝晶并減少SEI形成。計算模擬和實驗還顯示，該MLD LiGL膜是電絕緣性和離子導電的。
在他們的研究中，實驗數據表明，涂覆LiGL鋰酮的鋰電極具有優異的循環穩定性。在電流密度為5 mA/cm2，面積容量為1 mAh/cm2的條件下，Li/Li對稱電芯中的鋰剝離或電鍍循環次數可達到13600次以上，而不出現故障。
目前，更新結果顯示，無故障循環能力已增長至20000多次鋰剝離/電鍍循環（超過1萬小時或一年以上）。據了解，這是迄今報道過的最好的循環性能。因此，MLD LiGL技術為解決鋰負極問題鋪設了技術途徑。
“LiGL涂層的性能，如機械性能和導電性，是它們對鋰金屬電極的出色保護作用的基礎，”Meng說：“我們開發的這種新型LiGL代表了對鋰負極現有問題的簡便有效的解決方案，并可能為鋰金屬電池鋪平了技術上可行的路線。”
