近日，福州大学材料科学与工程学院杨程凯副教授、刘哲源副教授、吴明懋副教授团队在锂金属负极研究方面取得进展，题为“Dynamic Interfacial Protection via Molecularly Tailored Copolymer for Durable Artificial Solid Electrolyte Interphase in Lithium Metal Batteries”的文章发表在《Advanced Functional Materials》期刊上。

严重的枝晶形成和与副反应相关的安全隐患阻碍了锂金属电池的实际应用。这项工作报道了一种基于物理和化学特性的分子定制策略，采用丙烯酰胺（AM）与丙烯酸六氟丁酯（HFBA）分子共聚物作为锂金属的人工固态电解质界面（ASEI），实现循环过程中的动态界面保护。酰胺基团作为刚性单元，六氟丁基作为柔性单元，使共聚物具有优异的机械性能。协同丰富的C─F键实现优异的防水性和阻氧性，并具有良好的电解质亲和力。酯基和酰胺基团作为Li⁺和PF₆⁻的两亲位点，调节界面处的离子通量，实现无枝晶锂沉积。在循环过程中，动态演变为有机-无机复合SEI以保护锂金属，防止过度的电解质消耗。该共聚物修饰的锂金属负极在1 mA cm^-2和2 mA cm^-2下分别实现了1500小时和950小时的稳定循环。它与LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂和LiFePO₄正极匹配使用时表现出卓越性能。该研究介绍了一种在分子水平上设计聚合物以优化锂金属界面物理性质/化学活性的新方法。

材料学院21级研究生罗京为该论文第一作者，签约宁德时代材料创新部，福州大学材料科学与工程学院为唯一作者单位。论文在福州大学杨程凯副教授、吴明懋副教授和刘哲源副教授的指导下完成。获得国家自然科学基金（22109025和51972061）、国家重点研发计划（2020YFA0710303）、福建省自然科学基金（2021J05121）的资助。

DOI :10.1002/adfm.202403021