华科黄云辉/许恒辉AFM：氧化硼固体酸诱导的富无机SEI助力长循环固态锂金属电池

固态电解质与锂金属负极的组合被认为是下一代能源储存技术。然而，固态电解质的离子传输速度缓慢以及与锂金属负极的不稳定性阻碍了其实际应用。

图1. 材料设计及表征

华中科技大学黄云辉、许恒辉等在纤维素膜上引入了均匀分散的固体酸硼氧化物，然后掺入PVDF/LiDFOB/丁二腈（SN）聚合物电解质，获得了一种混合固态电解质（纤维素/B₂O₃基电解质）。研究显示，来自硼氧化物的过量电子可调节电解质的电化学动力学，促进DFOB-分解，从而在锂/电解质界面形成富含Li₂CO₃/LiF的异质结构SEI层。

此外，硼氧化物（路易斯酸位点）和DFOB-阴离子（具有给电子特性）之间的分子间相互作用促进了Li⁺的扩散，使锂离子转移数从纤维素基电解质的0.34提高到纤维素/B₂O₃基电解质的0.75。

图2. 对称电池性能

因此，纤维素/B₂O₃基电解质与LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂（NCM622）配对后，在200次循环后的比容量为155 mAh g^-1，容量保持率为92%。此外，这种电解质与高负载量的NCM正极（10 mg cm^-2）在软包电池中搭配使用，可在50次循环中稳定运行，容量保持率超过90%。

这项工作提供了一种通过调节SEI层成分来提高界面稳定性的有效策略，从而在沉积/剥离过程中实现稳定的锂沉积行为。

图3. 全电池性能

Inorganic-Rich Interphase Induced by Boric Oxide Solid Acid toward Long Cyclic Solid-State Lithium-Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202307677

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华科黄云辉/许恒辉AFM：氧化硼固体酸诱导的富无机SEI助力长循环固态锂金属电池

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