鲍哲南院士/现代汽车公司AEM：多功能人工SEI助力实用锂金属电池！

固体电解质界面（SEI）已被确定为锂金属负极的关键挑战，Li和液体电解质之间的寄生反应产生的脆性和不均匀的原生SEI会破坏电池性能。因此，人工SEI （ASEI）已被提议作为替代原生SEI的有效策略。

在此，美国斯坦福大学鲍哲南院士、韩国现代汽车公司Samuel Seo等人设计和合成了一种多功能（结晶、高模量、坚固、Li⁺导电、电解液阻断和可溶液加工）ASEI材料并将其命名为LiAl-FBD，以提高锂金属电池性能。LiAl-FBD是基于LiAlH₄和2,2,3,3-四氟-1,4-丁二醇（FBD）在DME中瞬间反应的产物，其单晶结构被解析并证明为Li₃Al₃(FBD)₆(DME)₃。

其中，Al³⁺通过FBD^2-配体桥接形成阴离子簇，而Li⁺则松散结合并且位于外围。这种结构及由于短配体导致的高Li⁺含量能够实现良好的离子传输（Li⁺电导率为 9.4×10^-6 S cm^-1），同时高度氟化的配体赋予了ASEI疏水性。纳米压痕、XPS、SEM、EIS、Li | Li对称电池循环和锂金属CE表明，LiAl-FBD是一种机械强度高、电解液阻断和离子导电的涂层，可以很好地保护锂金属负极。

图1. SEI结构和锂金属沉积形态

最后，作者组装了实用的锂金属全电池以研究LiAl-FBD涂层在更现实条件下的有效性。电化学测试表明，基于商业碳酸盐电解液的LiAl-FBD@Li|NMC532全电池具有稳定的循环寿命，循环200次后仍能保持60% 以上的原始容量且没有观察到容量急剧下降，而基于纯Li的全电池仅在≈100次循环时便发生急剧衰减。

此外，基于高浓度醚基电解液的LiAl-FBD@Li|NMC811电池也可稳定循环约200次循环，而纯Li|NMC811电池在约130次循环后容量突然下降。重要的是，当应用其他电解液配方和循环条件时，基于LiAl-FBD@Li的电池都表现出比基于纯Li电池更好的性能，证实了在现实锂金属电池中使用这种可溶液加工的ASEI的可行性。

图2. 基于LiAl-FBD涂层的实用锂金属全电池性能

A Solution-Processable High-Modulus Crystalline Artificial Solid Electrolyte Interphase for Practical Lithium Metal Batteries, Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202201025

鲍哲南院士/现代汽车公司AEM：多功能人工SEI助力实用锂金属电池！

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