苏州纳米所研发新非对称凝胶电解质助力无枝晶金属锂电池

近期，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所从枝晶生长机制出发，设计了一种促进锂离子快速传输和均匀沉积的非对称凝胶聚合物电解质膜，用于无枝晶生长的金属锂电池。

研究人员组装磷酸铁锂（LFP）为正极的金属锂电池，进一步验证了Asymmetric GPE的优异性能。首先，GPE电池具有较低的界面阻抗（图6a），说明电极与电解质更紧密的贴合和更均匀的离子分布。30℃下，GPE电池在0.2C倍率下表现出156 mAh g-1的高放电比容量，而在0.5C,1 C和5C下也具有149, 140和101mAh g-1比容量，远高于等量电解液的液态电池（图6b）。在2C循环测试中，GPE电池稳定循环600圈后，平均库伦效率达到99.5%；而液态电池循环300圈后容量便快速衰减，且平均库伦效率只有97.9%（图6c）。LFP|Li电池结果说明，具有快速锂离子传导和抑制锂枝晶生长的Asymmetric GPE，有助于实现金属锂电池保持高库伦效率和稳定循环。

具有高理论比容量、低氧化还原电位的金属锂负极，有望助力下一代高能量电池的实现。然而，液态电解液体系中金属锂负极的枝晶问题饱受诟病。枝晶生长不但能够导致锂的不可逆容量损失，还可能引发电池短路乃至爆炸。科学家们对枝晶生长机理进行了广泛研究，其中得到广泛认可的Chazalviel模型指出，枝晶成核时间受到电解质离子浓度、阴/阳离子迁移率和有效电流密度的影响。提高电解质的锂离子迁移率，降低阴离子迁移率，将有效延长成核时间，抑制枝晶生长。

来源：锂电池新能源网