多环芳烃原位构筑锂金属人工SEI膜

近日，南京大学李爱东教授，张会刚教授和阿贡国家实验室陆俊教授、Khalil Amine教授提出了在锂金属上利用多环芳烃（PAHs）原位构建π-π 堆积的有机-无机杂化层作为人工SEI膜策略。这项工作通过引入了烷基链以增加 PAH的溶解度，并最终通过与锂金属的原位反应打断烷基链，原位生成了平行π-π堆叠的二羟基紫蒽醌（DHV，一种多环芳烃）分子构筑的人工SEI膜。使用傅里叶变换红外光谱、气相色谱、XPS深剖等分析手段对反应机理和SEI膜构成进行了研究。结果表明，DHV保护的锂金属负极可以在4 mAh cm-2 对称电池中循环超过 1000小时 ，对应了2000 mAh cm-2 的超高的容量累积。通过与高负载 LiFePO4正极（2.8 mAh cm-2）和低 N/P =2 的DHV保护的锂金属（30 μm厚）匹配的全电池可实现 300 次循环的长循环性能，较低的容量衰减率约每圈0.03%和 99.8% 的高库伦效率。此项工作，为在分子尺度上使用其他功能化的多环芳烃应用于锂金属负极形成稳定的PAHs和有机-无机杂化人工SEI膜提供了一种启示。相关工作以“In Situ Formation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons as an Artificial Hybrid Layer for Lithium Metal Anodes”为题发表在国际著名期刊Nano Letter上。昌绍忠博士生为本文第一作者。