李喜飞/张久俊/张耀辉Nano Energy：锂金属保护的新见解

保护表面层(PSL)正在成为锂(Li)金属保护的流行策略。以前关于PSL的报道主要集中在化学相容性前提下的离子电导率和弹性模量这两个指标。

西安理工大学李喜飞、张久俊、哈尔滨工业大学张耀辉等人深入研究了锂金属上PSL的介电性能。

采用计算机模拟详细分析了锂沉积过程中PSL的介电效应，并通过仔细研究恒电位和恒电流电化学过程，实现了PSL材料的相对介电常数的合适范围。理论建模和仿真可以极大地帮助缩小实验与技术之间的差距，有助于从根本上理解电化学多个时空尺度的路径无关性。

图1 介电行为对恒电位电沉积的影响

结果表明，外加电场首先在锂表面引起电迁移和离子积累，并结合由此产生的浓差极化引起PSL中介电极化的产生，这可以进一步缓解离子电流的急剧变化。有趣的是，实验结果可以通过对称Li||Li电池，使用由具有不同相对介电常数的各种PSL覆盖的锂金属来验证模拟的相对介电常数的最佳值范围。这项工作中的理论分析可以为在锂金属表面设计坚固的保护膜提供理论基础。

图2 介电行为对恒电流电沉积的影响

New Insight into Li Metal Protection: Regulating the Li-Ion Flux via Dielectric Polarization. Nano Energy 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106334

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