由于具有超高的理论比容量和较低的电化学电位，锂金属一直被看做是商用锂离子电池负极材料的有力竞争者之一。但是在充放电过程中，锂金属会产生巨大的体积变化，使Li表面脆弱的固体电解质界面（SEI）不断破裂再生，从而造成容量的快速衰减。在此过程中，伴生的锂枝晶会不断生长并最终刺穿隔膜，引起电池短路以及安全问题。大量研究表明，抑制锂枝晶生长的有效方式之一是在锂金属表面引入亲锂性 ，通过减少锂的成核势垒实现锂的均匀沉积。但是，在循环过程中锂金属本身巨大的体积变化仍然会使SEI发生破裂，进而导致循环稳定性逐渐变差。针对以上问题，复旦大学余学斌教授和夏广林青年研究员团队通过 镁和Li的反应在Li表面原位制备了一层在15μm左右的树枝状LiMg 层（Li3Mg7

Li）。LiMg 的亲锂性能诱导Li的均匀沉积和剥离，其枝状结构还能有效地降低局部电流密度，并缓冲电极的体积变化。因此，通过枝状结构LiMg 层的修饰，锂金属电池的循环稳定性得到了大幅提升。相关结果发表在AdvancedFunctionalMaterials（DOI:10./adfm.）上。研究结果表明，表面的LiMg 层有着良好的亲锂性，能够有效地降低成核势垒，促进Li的均匀沉积和剥离，抑制锂枝晶生长。其树枝状的结构还能有效地降低局部电流密度和缓冲体积变化，进一步提升电极的循环稳定性。更为重要的是，在循环充放电过程中，LiMg 中的Mg会自发向锂金属的下方迁移，有利于提高循环过程中LiMg 在整个电极中的均匀性，从而提升了锂金属电极的深度Li沉积/剥离性能。在对称电池测试中，改性后的锂金属电极在0.5mAcm-2，1mAhcm-2条件下能以8mV的过电位稳定循环h，在1mAcm-2，10mAhcm-2条件下能稳定循环h。改性后的锂金属电极与S匹配组成的全电池（Li3Mg7

Li//S）在2C电流密度下可以稳定循环圈，容量保持率接近80%。锂沉积SEM、示意图上述研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金杰出青年基金、面上和青年项目以及上海市东方学者等项目的支持。预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇