同济大学车用新能源研究院罗巍团队：可书写的金属锂墨水

受中国书法和墨汁的启发，同济大学车用新能源研究院罗巍等人通过将金属锂与碳颗粒进行复合，制备出一种可书写的金属锂墨水，进而实现厚度可控的锂金属负极，并降低金属锂负极与固体电解质界面间的界面阻抗。

随着对储能供能体系能量密度的要求不断提高，金属锂负极由于其极高的比容量引起广泛的关注。然而，金属锂负极的应用面临诸多挑战，例如其与有机液体电解质搭配易发生枝晶生长，从而导致SEI膜不稳定，电池短路甚至着火爆炸等。石榴石型固态电解质具有与金属锂负极相对稳定的相容性、其高剪切模量能阻止枝晶生长、还具有高离子电导率和宽电化学窗口等优点，被视为是替代传统有机电解液的一类极具前景的电解质，能助以实现高安全性、高能量密度的固态锂金属电池。但是，石榴石型固态电解质表现出的“疏锂性”，导致其与金属锂负极间存在极大的界面阻抗，严重影响了固态锂金属电池的实际应用。

最近，同济大学车用新能源研究院罗巍等人从中国传统墨汁和书法中受到启发，将金属锂与碳颗粒进行复合，从而制备出一种无溶剂且具有书写能力的金属锂墨水。由于相对于纯锂具有显著降低的表面张力，该种墨水能轻松地在铜箔等不同基底表面进行书写，实现墨层厚度可控的目标。此外，该种金属锂墨水与石榴石型固态电解质间能实现亲密的界面接触，成功克服固态电池中负极侧界面阻抗过大的问题。利于上述简易的操作手段，可以显著改善界面润湿性。这种金属锂墨水能为实现超薄锂箔以及高安全性和高能量密度的固态锂金属电池提供可能。论文第一作者为同济大学材料科学与工程学院博士生伍旺炎，通讯作者为罗巍研究员。

该研究将收录在Sci. China Chem. 2020 Emerging Investigator Issue。详见：Wu W, Duan J, Wen J, Chen Y, Liu X, Huang L, Wang Z, Deng S, Huang Y, Luo W. A writable lithium metal ink. Sci. China Chem., 2020, DOI: 10.1007/s11426-020-9810-1.

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作者简介

罗巍，同济大学材料科学与工程学院研究员、博士生导师。回国前担任美国马里兰大学助理研究教授。曾先后于美国俄勒冈州立大学，马里兰大学从事博士后研究。主要研究新型能源材料和器件，以第一作者/共同第一作者/通讯作者在固态锂电池和钠离子电池等领域发表论文60余篇。2018、2019年连续入选科睿唯安年度“高被引科学家”。