人们普遍认为，在金属沉积过程中，液体电解质中的浓差极化会促进晶须生长，因此，高盐浓度是有利的。
近日，哥伦比亚大学Yuan Yang，Wei Min，Qian Cheng进一步探索了固体聚合物电解质(SPE)/电极的相互作用，并观察到意想不到的相反现象。
文章要点
1）浓差极化没有促进晶须形成，而是降低了锂/电解质界面处的盐浓度，并将单相PEO电解质转变为两相电解质。这导致了机械刚性的富含PEO的相的形成，锂/电解质界面处的模量为1–3 GPa，对应于0.36–1.06 GPa的剪切模量。如此高的模量抑制了晶须生长并导致均匀的锂沉积。
2）基于这一发现，研究人员提出了用于锂金属负极的聚合物电解质的设计规则:电解质组成应该在PEO-盐增塑剂相图中单相和两相区之间的边界，使得由小电流诱导的轻微盐浓差极化可以在锂金属表面形成机械刚性的富PEO相，以钝化锂金属。
3）这一设计原则指导研究人员进一步开发具有最佳组成的PEO电解质(环氧乙烷[EO]；EO∶Li = 12∶1，增塑剂为40 wt%，1.1 M Li盐)，其在40 ℃下在LiFePO4 (LFP)/PEO/Li电池中显示出超过100次的稳定循环。相比之下，具有浓缩PEO电解质（EO/Li = 6∶1，增塑剂为40 wt%，1.1 M Li盐）在10次循环后由于锂晶须的快速生长和阻抗的急剧增加而迅速失效。
参考文献
Cheng et al., Stabilizing lithium plating in polymer electrolytes by concentration-polarization-induced phase transformation, Joule (2022)
DOI：10.1016/j.joule.2022.08.001
https://doi.org/10.1016/j.joule.2022.08.001
