SCMs|一种控制锂金属负极水平沉积的锂形核-扩散-生长机制

严重的锂枝晶生长导致锂金属电池的循环稳定性差、安全隐患大，完全阻碍了其实际应用。近日，清华大学深圳国际研究生院贺艳兵副教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，提出了一种基于Li-Sn/Li₃N复合界面层的锂形核-扩散-生长机制。

利用两组分的协同作用引导锂的水平沉积，从而抑制锂枝晶的垂直生长以及锂金属与电解液之间的副反应。在锂沉积过程中，亲锂的Li-Sn合金优先捕获Li⁺在合金位点上形核，同时具有低扩散能垒和高锂离子电导率的Li₃N有效地将锂离子传输至形核位点，最终促进锂的横向生长。因此，即使在5 mA cm⁻²的高电流密度和5 mA h cm⁻²的大沉积容量下，组装的对称电池也可以稳定循环1600 h。与负载高达8.2 mg cm⁻²的LiFePO₄正极组装的电池，在循环1000圈以后，容量保持率为93.4%，远高于未修饰锂片(64.8%)。此外，Li-Sn/Li₃N修饰的锂负极与LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极组装的电池循环稳定性也明显优于未修饰锂片组装的电池。

锂成核-扩散-生长机制为解决垂直生长的锂枝晶难题、实现高稳定锂金属电池开辟了一条有前景的途径。

文章信息

Jing Yu, Kai Shi, Siwei Zhang, et al. A lithium nucleation-diffusion-growth mechanism to govern the horizontal deposition of lithium metal anode. SCIENCE CHINA Materials, 2021, 10.1007/s40843-020-1655-3

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