对此,上海交通大学变革性分子前沿科学中心梁正课题组引入具有能量耗散功能的机械互锁聚合物网络(Mechanically Interlocked Network, MIN)作为锂金属电池负极界面层,对充放电过程中电池材料反复膨胀或枝晶生长产生的机械应力进行耗散,实现锂金属电池的长效稳定循环。通过网络中高密度的[2]轮烷单元在外力下发生的主客体解离与分子内滑动,耗散由于锂金属周期性体积变化所带来的应力,避免了应力在聚合物界面层中的集中与积累,因而获得了可长循环的锂金属电池。



同时,本文通过有限元分析进一步模拟了MIN在锂的反复沉积/剥离过程中对负极的保护作用。结果显示,具备耗散能力的界面层,在相同的锂枝晶侵入深度下表现出更低的应力与更为均匀的应力分布,从而有力地证明了能量耗散作用对保持MIN界面层完整与锂金属负极长效循环稳定的重要性。

Jun Zhao#, Min Hong#, Zhijin Ju, Xuzhou Yan, Yanzhe Gai, and Zheng Liang*.
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202214386







