随着对高能量密度储能器件的需求日益增长,锂金属电池因其超高理论容量(3860 mAh g⁻¹)和极低电化学电位(-3.04 V)被视为下一代电池技术的核心。然而,不可控的锂枝晶生长、脆弱的固体电解质界面(SEI)以及由此引发的安全隐患严重阻碍了其实际应用。尤其在快充、高电压和低温等严苛条件下,这些问题会进一步恶化。尽管人工界面层(如无机涂层和有机聚合物)被广泛研究,但现有材料难以同时满足高化学稳定性、优异机械强度和快速离子传导的综合需求。
南京大学金钟教授、李承辉教授团队提出一种基于钛-多金属氧酸盐(Ti-POM)交联的金属超分子聚合物界面保护层(MSP-IPL)。该材料以六齿连接的Ti-POM为交联单元,桥接有机与无机组分,形成动态配位网络。MSP-IPL兼具高电化学稳定性(>5.07 V)、优异离子传导能力(表观电导率0.485 mS cm⁻¹)和空气稳定性(60%湿度下8小时无腐蚀)。其核心创新在于:1)均匀成膜(厚度~1.6 μm)消除锂沉积尖端效应;2)Ti-POM骨架高效锚定PF₆⁻阴离子,提升锂离子迁移数(tₛ⁺=0.607);3)动态配位键赋予自修复能力,适应电极体积变化。相关论文以“Titanium-Polyoxometalate Crosslinked Metallo-Supramolecular Polymer as Artificial Interfacial Layer for Highly Persistent and Low-Temperature Tolerant Lithium Metal Batteries”为题,发表在Angewandte Chemie International Edition。
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