科学家研究新发现让电动车续航时间更长久！

由于金属锂负极存在寿命短和稳定性差异等问题，其商业化使用方面往往存在一定的问题，哪怕在众多负极中，金属锂负极具有高的理论比容量和低的电极优势。研究发现，未来将能解决以上的问题，增长锂电池的使用寿命，让其更耐用，更稳定，续航时间更长。

中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所教授张跃钢与研究员蔺洪振团队，从表面功能化角度出发，选用原位和频振动光谱手段，在金属锂表面制备出有序结构的有机/无机SEI层，研究出了其作用机制。相关研究成果以《In-situ self-assembly of ordered organic/inorganic dual-layered interphase for achieving long-life dendrite-free Li metal anodes in LiFSI-based electrolyte》为题，发表在Advanced Functional Materials上。

随着社会对高能量密度和高功率密度电动车需求的增加，高性能金属电池的研究也颇受科学家们的关注，便携式智能器件与长续航电动汽车的发展，对可充电的二次电池的能量密度提出了更高的要求。

当锂负极与硫正极相匹配时，组成的锂硫电池的容量高达2600 Wh kg-1，将适用于未来高能量密度需求的电动汽车。在前期的硫正极研究中，从纳米材料结构设计与表面功能化出发，能够制备出不同的活性纳米催化剂复合材料。

电化学形成的固态电解质中间相（SEI）的脆性与疏松性，使金属锂发生不均匀沉积与溶解，形成枝晶；体积膨胀引起的电极结构变形和粉化。以上这些都是金属锂负极面临的挑战。

表现在锂电池上，就是SEI反复破裂和生成、锂负极体积膨胀、锂体晶生长、死晶等导致以上这些导致电池阻抗增加和安全性问题等诸多挑战，限制了高性能锂金属电池的快速发展。

研究利用Pyr13FSI离子液体在锂金属表面自组装形成有序结构的有机/无机SEI层，通过界面选择性和频振动光谱（SFG）、X射线光谱（XPS）及原子力谱（AFM）表征了有序结构中有机层与无机层的存在，其不同于常规的无序结构或单一组分SEI的负极，这种在原位自组装的有机/无机混合SEI的简单制造，在锂表面上具有有序的双层结构。

利用前期课题组报道的LiFSI基醚类电解液体系，预处理的锂金属电极在高达10 mA cm-2的条件下表现出优异的可逆性与稳定性，即便在3 mA h cm-2的大沉积溶解容量下也保持着高库仑效率。研究显示，对比原始锂片形成的众多的裂痕与粉化，预处理的金属锂表面则光滑而平整。

该团队选用自主设计与研发的原位电化学和频振动光谱技术发现，有序有机/无机杂化SEI层阻碍了溶剂分子在金属锂表面的吸附，能够抑制锂枝晶的形成，其成果对抑制锂枝晶形成的具有明显优势，对未来金属锂的商业化使用有明显助力。