原位形成聚合物-无机固体电解质界面助力聚合物固态锂金属电池

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锂金属电池被认为是最有前景的锂离子电池替代品，以满足电动汽车和可再生能源市场不断增长的需求。其中，使用不可燃无机或有机固态电解质(SSE)的固态锂金属电池(SSLB)已成为下一代储能器件的研究热点。SSLB不仅能提供高能量/功率密度，还能消除由于高度易燃有机溶剂而引起的安全问题。与刚性和脆性无机SSE相比，有机锂导电聚合物电解质柔软而有弹性，从而缓解了循环过程中应力/应变变化引起的界面问题。然而，几乎所有的聚合物电解质都表现出有限的锂离子电导率、锂负极的不稳定性和狭窄的电化学窗口（<4 V），这限制了它们在高压锂金属电池中的应用。最近的研究表明，基于复合聚合物电解质（CPE）薄膜的对称锂电池只能在0.2-0.5 mA cm^-2下进行有限时间的循环。此外，与无机SSE类似，大多数CPE总是遭受严重的锂枝晶渗透、死锂形成以及由于不稳定的界面形成而导致的界面电阻不断增加，从而使其难以开发具有高能量密度和安全性的实用聚合物电池。

鉴于此，马里兰大学王春生教授系统地研究了PVDF基CPE与Li金属之间由于表面接触不足、化学/电化学不稳定性和Li枝晶生长而产生的界面问题。并通过在CPE膜上引入氟化盐富集的夹层来原位设计富含LiF的无机固体电解质界面(SEI)，从而解决了上述挑战。