天津大学合作清华大学研发蜡-PEO涂层 可制成防水/空气稳定的锂金属阳极

据外媒报道，由天津大学杨全宏教授和清华大学吕伟教授领导的研发团队通过简单的浸渍涂层方法在锂金属表面制备了蜡状PEO涂层，从而生产出空气稳定、防水的锂金属阳极。蜡作为一种常用的惰性密封材料，可以很容易地涂覆在锂金属表面。

锂金属阳极具有高比容量、低电势和轻量化的特性，可以有效提高电池的能量密度。改用锂金属阳极将显著增加电动汽车的续航里程，并降低用于电网储能的电池成本。然而，由于锂的高化学活性，它很容易导致树枝状生长和空气不稳定，从而导致安全问题，从而限制了其作为电极材料的大规模应用。金属锂对空气中的水分和氧化成分非常敏感，这会导致其表面形成氢氧化锂等绝缘物质，导致其电化学性能恶化。此外，当锂与水接触时，它会产生氢气和热量，这可能会导致火灾或爆炸。锂金属的灵敏度对锂金属阳极的运输、储存和加工提出了更高的要求。因此，迫切需要开发一种空气稳定、防水的锂金属阳极，使锂金属阳极在未来真正得到应用。在电子器件领域，封装技术的使用可以保护电子元件免受潮湿空气和水造成的物理损伤和腐蚀，这也为保护锂金属提供了设计思路。研究人员开发的蜡基复合涂层可以防止锂金属在空气和水中的不良反应。在电池中，这种涂层减缓了锂金属阳极表面电解质的腐蚀；均匀分布的PEO确保了锂离子能够在界面上均匀导电，抑制了锂枝晶的生长。在蜡状PEO涂层的保护下，锂金属表面在相对湿度为70%的空气中保持24小时不变，比容量保持率高达85%。即使它与水直接接触，也不会发生火灾或容量衰减。在用该涂层涂覆锂金属阳极之后，在对称电池中保持稳定性长达500小时，并且由涂覆的锂金属阳极制成的锂硫电池在300次充电和放电循环之后具有低至0.075%的容量衰减率。本研究展示了一种空气稳定、防水的锂金属阳极的高效封装技术，该技术易于扩展，适用于其他敏感电极材料。

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