低温锂金属电池对于寒冷气候条件下的应用至关重要。然而，它们的实现受到低温下锂金属阳极附近极其缓慢的Li+传输动力学的困扰。与广泛采用的电解质工程不同，

近日，华中科技大学孙永明教授提出了功能性界面设计概念，以有效改善锂金属负极的低温电化学反应动力学。

文章要点

1）作为概念证明，研究人员设计了一种混合聚合物-合金-氟化物（PAF）界面，其特征在于嵌入聚合二氧戊环基质中的许多梯度氟化固溶体合金复合纳米粒子。

2）系统的实验和理论研究表明，杂化PAF界面不仅表现出优异的亲锂性，而且还为Li-电解质界面上均匀、快速的Li⁺传输提供了丰富的离子导电途径。

3）通过增强锂离子迁移的界面动力学，所设计的PAF-Li阳极在-40°C的对称电池配置中稳定工作720小时，具有低电压滞后和无枝晶电极形态。采用PAF-Li阳极的全电池显示出4.26 mAh cm⁻²的商业级容量，在-20 °C下循环150次后容量保持率为74.7%。

这种用于加速离子转移动力学的合理功能界面设计为开发低温下高面积容量和长寿命的锂金属电池提供了创新见解。

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Yuanjian Li, et al, Hybrid Polymer-Alloy-Fluoride Interphase Enabling Fast Ion Transport Kinetics for LowTemperature Lithium Metal Batteries, ACS Nano, 2023

DOI: 10.1021/acsnano.3c08576

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c08576