Dual effects from in-situ polymerized gel electrolyte and boric acid for ultra-long cycle-life Li metal batteries  

利用原位聚合/硼酸双重作用的凝胶电解质获得超长寿命锂金属电池

作　　者：Yu Han Ying Zhou Jie Zhu Zhenhe Sun Lingqun Xu Chenxi Li Yanfeng Ma Hongtao Zhang Yongsheng Chen 韩宇;周颖;朱洁;孙振贺;徐灵群;李晨曦;马延凤;张洪涛;陈永胜(The Centre of Nanoscale Science and Technology,Key Laboratory of Functional Polymer Materials,Nankai University,Tianjin 300071,China)

机构地区：[1]The Centre of Nanoscale Science and Technology,Key Laboratory of Functional Polymer Materials,Nankai University,Tianjin 300071,China

出　　处：《Science China Materials》2020年第11期2344-2350,共7页中国科学（材料科学（英文版）

基　　金：financial support from the Ministry of Science and Technology of China(2016YFA0200200);the National Natural Science Foundation of China(21421001 and 51633002);Tianjin city(16ZXCLGX00100);111 Project(B12015)。

摘　　要：Li metal batteries(LMBs)show great potential in energy storage because of their high energy density,but their practical application is hindered by safety issues and poor cycle life due to the growth of Li dendrites[1,2].Although liquid electrolytes(LEs)have remarkable advantages such as high ionic conductivity and good permeability[3].锂金属电池具有能量密度高的优点,有望成为下一代可充电电池.然而,其液态电解液泄露的风险及锂枝晶生长造成的短路等问题阻碍了其应用.使用凝胶电解质被认为是提高锂金属电池安全性的有效方法,但是因锂枝晶生长导致循环寿命差的问题仍未有效解决.本文设计了一种结合原位聚合和硼酸添加剂双重效果的凝胶电解质(B-GPE),并组装了锂金属电池进行测试.其中,原位聚合的方法使得凝胶电解质与电极界面接触良好,硼酸添加剂一方面可以增强锂盐的稳定性,抑制副反应发生;另一方面可以形成稳固的SEI膜,抑制锂枝晶的生长.以上双重作用使得这种凝胶电解质应用于锂金属电池可以获得超长循环寿命,在0.5 C的倍率下循环950圈仍有87.7%的容量保持率,是目前类似的凝胶电解质、液态电解液和固态电解质应用中循环寿命最出色的.该结果证明结合原位聚合和硼酸添加剂双重效果是制备高性能凝胶电解质的简单且有效的策略,并进一步为锂金属电池的广泛应用提供了有价值的方法.

关 键 词：循环寿命 固态电解质 可充电电池 SEI膜 凝胶电解质 锂枝晶 原位聚合 电极界面 

分 类 号：TM912[电气工程—电力电子与电力传动]