一种聚氨酯脲界面层可实现优异力学性和稳定性

近日，西安交通大学化学学院丁书江团队开发了一种可同时实现均匀离子导电性、出色力学性能和优异界面稳定性的动态超分子离子导电聚氨酯脲界面层(DSIPI)，为设计人工SEI和开发高性能LMB提供了有前途的策略。相关研究成果发表在《德国应用化学》上。

锂金属负极由于具有超高的理论比容量和极低的氧化还原电位，被认为是最有前途的下一代负极材料。其中具有微相分离结构的聚合物人工固体电解质界面（SEI）非常有希望解决锂金属电池中天然静态SEI的不均匀性和连续开裂问题，然而由于结构中软相和硬相之间的相互干扰以及聚合物与锂金属之间的反应导致该聚合物人工SEI难以兼顾均匀导电性、力学性能和界面稳定性。

研究提出，具有松散的Li+-O配位相互作用的软相聚四氢呋喃主链负责均匀的Li+传输，同时硬相中的超分子六重氢键通过顺序键合裂解来耗散应变能以实现优异的力学性能。此外，DSIPI中大量的TFSI-有助于在循环时原位构建更加稳定的聚合物-无机复合SEI。由此基于DSIPI保护的锂金属负极能够实现对称电池在20 mA cm-2的超高电流密度下具有超过4000小时的优异循环能力，这一性能与同类研究比较处于领先水平。此外，DSIPI@Li能够在LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极负载量高和低N/P比的约束条件下稳定运行。

具有松散的Li+-O配位相互作用的软相聚四氢呋喃主链负责均匀的Li+传输，同时硬相中的超分子六重氢键通过顺序键合裂解来耗散应变能以实现优异的力学性能。（课题组供图）